当时的困境
1930 年，泡利为了不让 β 衰变里的能量账目垮掉，提出还有一个不带电、几乎不与物质作用的粒子悄悄带走了差额（这段前史见本站「能量守恒定律」页）。他在信里承认自己做了一件理论家不该做的事——发明了一个探测不到的东西。
四年后，理论把这句话坐实了。 1934 年贝特与佩尔斯算出中微子与物质作用的截面：大约 10⁻⁴⁴ 平方厘米。这个数字意味着，一个中微子平均要穿过几光年厚的铅才会被吸收一次。他们在论文里写下结论：不存在实际可行的办法去观测中微子。
于是接下来二十年，中微子处在一个尴尬的位置：所有人都在计算里用它，没有人见过它，而最好的理论说见不到。
洞见时刻
破局的思路不是提高探测效率——截面是自然定的，改不了——而是把入射的中微子数目提到荒谬的量级，再想办法把它极其罕见的反应从背景里认出来。
最早认真论证这件事做得到的，是 1946 年在加拿大查克河反应堆工作的庞蒂科夫。他在一份内部报告里提出放射化学法：让中微子把氯-37 变成放射性的氩-37，再把这寥寥几个惰性气体原子从一大罐液体里吹出来数，并点名反应堆和太阳都可以当中微子源。报告被列为机密，这条路后来由戴维斯走通；雷恩斯与考恩走的是另一条路。
雷恩斯 1951 年在洛斯阿拉莫斯想到的第一个强源是核弹。这不是玩笑：他和考恩认真设计过一套方案，在距离试验塔几十米处挖一口竖井，爆炸瞬间让探测器在真空井里自由下落，与冲击波脱耦，落进井底的软垫，事后再挖出来。方案报上去了，也获得了批准。
后来是同事的一句提醒改变了方向：核反应堆虽然通量低一些，却是连续的，可以慢慢积累，而且能反复开关做对照。更要紧的是，稳定的源允许使用符合技术把背景压下去。
真正的钥匙是一个双重信号。 反应堆放出的是反中微子，它撞上水中的质子，发生逆 β 衰变：反中微子加质子，变成一个中子和一个正电子。正电子几乎立刻与电子湮灭，放出两个方向相反、能量各为 511 keV 的光子——这是第一声。中子则在水里跌跌撞撞地慢下来，几微秒后被溶在水里的镉俘获，放出一串总能量约 9 MeV 的伽马光子——这是第二声。
两声之间那几微秒的延迟，就是签名。 宇宙线和天然放射性可以伪造其中任何一声，却几乎不可能在正确的时间间隔里连着伪造两声。
1953 年在汉福德的第一次尝试失败了：背景太高，信号淹没其中。1956 年他们搬到萨凡纳河的反应堆，把探测器放在地下 12 米、距堆芯 11 米处，用 400 升掺镉的液体闪烁体夹着水靶，做成三明治结构。这一次信号出来了，而且反应堆开与关时的计数差别清清楚楚。测得的截面与理论值相符。
6 月 14 日，他们给泡利发了一封电报，告诉他那个粒子被找到了。泡利回电说，凡是懂得等待的人，一切都会到来。
涟漪效应
中微子从此不再是记账符号，而成了探针。
1967 年，戴维斯按庞蒂科夫的氯-氩法，在南达科他州一座金矿地下约 1480 米放了一罐 38 万升的四氯乙烯，去数太阳中微子。数了二十多年，结果始终只有理论预期的三分之一左右。此后三十年，「太阳中微子失踪案」是粒子物理与天体物理之间最刺眼的矛盾——要么太阳模型错了，要么中微子有事瞒着我们。
答案是后者。1998 年超级神冈给出大气中微子振荡的证据，2001 至 2002 年 SNO 证实太阳中微子并没有消失，只是在路上变成了别的味道。而振荡要求中微子有质量——标准模型里它本该严格无质量。这是至今唯一在实验室内部被确证的、超出标准模型的现象。
它还开辟了一种新的天文学。1987 年 2 月，大麦哲伦云中一颗超新星爆发，日本的神冈与美国的 IMB 在光到达前约三小时分别记录到 11 个和 8 个中微子事件——中微子从坍缩核心直接穿出，而光要在星体内部挣扎几小时才逃得出来。今天南极冰层下的 IceCube 用一立方公里的冰去捕捉更高能的宇宙中微子。
更平常的用途也有：反应堆放出的中微子数量与燃料成分直接相关，无法屏蔽也无法伪造，因此被认真研究用于核不扩散核查；地球内部放射性衰变产生的「地中微子」则被用来估算地核与地幔的产热。
如果没有它
未竟的部分比已完成的更多。 中微子的绝对质量至今没有测出来，只知道上限；它究竟是不是自己的反粒子（马约拉纳粒子）还没有定论，答案要靠无中微子双β衰变实验去找；轻子部分的 CP 破坏正在被测量，而它是解释宇宙为何全是物质的候选机制之一。
抽掉这条线，太阳的能源机制就只能靠间接推断——中微子是唯一能从太阳核心直接飞到我们眼前的信使，光要在里面走上十万年。超新星的坍缩过程、地球内部的热预算、乃至标准模型第一道公认的裂缝，也都会一并消失。
账上还有一笔没算平。 考恩 1974 年去世。1995 年诺贝尔奖颁给雷恩斯一人时，距离那封电报已经三十九年。