我們現在來看兩組發現中性流的實驗，分別在大西洋兩岸進行。儘管這些特定的實驗仍留下許多關於中性流特性的有待解決的問題，但做出了更多的精密研究（例如關於時空以及中性流同位素自轉的實驗），這些研究首次說服了許多物理學家（理論家與實驗者兼有）相信高能級中性流的存在。兩組實驗分別為位於伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室所開展的E1A，以及在歐洲核子中心開展的加爾加梅勒協作研究。擔任E1A實驗工作的合作團隊由來自哈佛大學、威斯康辛麥迪遜分校、賓夕法尼亞大學，以及美國國家加速器實驗室（後來更名為「費米實驗室」）的實驗小組組成，即哈佛-威斯康辛-賓夕法尼亞-費米實驗室通常簡稱為「哈佛-威斯康辛-賓夕法尼亞-費米實驗室合作團隊」。
在歐洲，加爾加梅勒研究組織由來自牛津大學、奧賽直線加速器實驗室、亞琛工業大學第三物理研究所、米蘭大學、英國倫敦大學學院、巴黎綜合理工學院、布魯塞爾大學跨校高能物理研究院以及歐洲核子中心的實驗小組組成。超過70名物理學家最終簽署了各類關於中性流的報告（見附錄）。還有許多其他的管理者、實驗人員、學生以及技術人員參與了不計其數的策劃與分析階段。
這裡並非回顧20世紀60年代弱相互作用理論發展。然而，站在實驗者的角度看，眾多理論上的興趣點簡單明瞭地共同交織在由梅爾文·施瓦茲（Melvin Schwartz）個人、李政道與楊振寧在《物理評論快報》（Physical Review Letters）的兩篇相關論文，以及布魯諾·龐蒂科夫（Bruno Pontecorvo）獨立概括的一項廣泛的實驗項目中。[1]這三名作者強調中微子會成為弱相互作用的理想探針，因為其（像電子和μ介子）對於強作用力是完全免疫的，且中微子不含任何電荷，所以它不會受到電磁力的影響。他們所提出的一些建議成為下一個十年所執行實驗的指導原則。所有使用過的中微子束大致產生的方式如下：質子加速撞擊到堅硬的目標物體，在其中產生了介子與k介子。介子與k介子延著一根真空管下方移動直到其中部分衰變為μ介子與中微子。通過引導μ介子與未衰變的介子穿過數米深的泥土，他們可以停下來，僅留下一束中微子（見圖4.18和圖4.19）。
憑借中微子束，許多實驗成為可能，包括：１兩類中微子實驗。衰變產生的中微子可能與那些產生於介子衰變的中微子相同或不同。憑借一束介子產生的中微子我們可以判斷是哪種情況。２測試弱相互作用的時空結構。自費米提出弱相互作用理論的那天起，眾多不同形式的弱相互作用應運而生。「V-A理論」保持了費米最初的想法——使基本的相互作用像電流那樣進行。這在格拉肖、溫伯格，以及薩拉姆的理論誕生前是占主導地位的弱相互作用理論。[2]V-A理論也很好地解釋了最近發現的宇稱不守恆現象。[3]此外，中微子束能夠詳細測試V-A理論的影響，例如預測部分弱電流會像電磁流那樣守恆（矢量流守恆假設）。３測試輕子守恆。當電子與μ介子產生於粒子的相互作用時，通常伴有中微子。中微子束有助於確定是否存在新的和電子與μ介子有關的量子數。如果有，則情況可能是1個電子（電子數+1）總是與1個反電子中微子（電子數-1）共同產生。４測試電子-μ介子普遍性。μ介子看似僅僅是質量更大的電子。中微子束能夠幫助物理學家發現除質量外，μ介子與電子中產生的弱相互用是否真的相同。５中間矢量玻色子研究。對於E1A與加爾加梅勒來說，關於中微子束最重要的建議是主張中微子相互作用能夠用於嘗試及產生中間矢量玻色子，W。
圖4.18 1967年加爾加梅勒室的位置以及中微子束。示意圖中的大圈是歐洲核子中心的質子同步加速器，能夠將質子移動速度提高到240億電子伏特。其中一些質子會沿著連接加爾加梅勒（GGM）的束流管射出。當高能量質子猛烈撞擊鈸或者鋁目標物體時，它們會產生大量的介子和K介子。這些輕質的不穩定的新粒子繼續朝著加爾加梅勒移動，其中一些衰變為中微子。大部分沒有衰變為中微子的粒子被超過3000噸重22米長的鐵所阻擋。來源：示意圖，CERN/PIO/RA 77-4。
圖4.19 歐洲核子中心安置加爾加梅勒室的廠房航拍圖，1967年8月。該圖片所示的方位與圖4.18類似。來源：CERN 109-8-67。
在1960年發表的關於中間矢量玻色子研究的作品中，李政道與楊振寧提出帶電中間矢量玻色子的最好的研究方法是研究中微子反應。
其中Z代表帶電Z粒子的一個核，l-是帶陰電荷的輕子。[4]此外，因為眾所周知K介子無法承受快速地衰變為中間矢量玻色子和伽馬射線，李政道與楊振寧認為中間矢量玻色子的質量必須大於K介子；從為大家接受的費曼/蓋爾曼（V-A）形式的弱相互作用來看，中間矢量玻色子處於旋轉態。除此之外，所知甚少。楊振寧與李政道提出的研究假設中間矢量玻色子中含有已知粒子中質量最大的粒子——核子。憑此假設，他們能夠粗略計算反應式（4.1）的交集以及中間矢量玻色子衰變產物的產生率：μ介子加上中微子。「如果通過實驗沒有發現W±」他們寫道，「可能會將W的質量限制設定得更低一些。」[5]
對W±的研究形成了國家加速器實驗室開展E1A以及歐洲核子中心建造加爾加梅勒的主要動機。通過對比，對中性流的研究是次要的，因為在關於現象的理論中看似沒有任何迫切的理由要去證明中性流存在。因此，當拉加裡格、魯塞，以及繆塞於1964年2月為籌建一個新的氣泡室共同提出一個初步項目方案時，他們的興趣集中於研究帶電中間矢量玻色子，即使現象學理論對於中間矢量玻色子的質量沒有上限約束。[6]因此，無法確保在新方案中的中微子能量足夠產生中間矢量玻色子。儘管如此，隨著1963年錫耶納會議的臨近，人們希望能在某處，在一定電子伏特的範圍內會發現該粒子，這在下一代實驗的掌控之內。[7]
繆塞和魯塞討論了其他的項目，但是即使是在1964年加爾加梅勒室的施工人員準備好一份主要的項目方案時，他們僅用三句話便擱置了中性流研究項目。[8]像加爾加梅勒室這麼大的物理研究目標必須在會上討論，有特定的工作小組匯報關於束流、K介子研究、μ介子研究，以及通過使用質子消除反質子而形成新粒子等問題。對此項目來說，通過常規的物理研究會議討論細節毫無意義；參與的實驗室有權決定如何使用它們的設備。此外，隨著項目的進展，確定室內液體的特性、束流的參數，以及進行適當的數據分析會超出旁觀者的正常興趣範圍。
加爾加梅勒使用者委員會是為陳述這些內容所成立的，成員會間歇性地會面制定會議日程。有時會邀請到訪的理論家或其他專業人士講話。會議一般會持續幾天並發佈數百頁的會議記錄。在1968年10月的第一次會議中，唐納德·珀金斯（Donald H.Perkins）做了一份關於中微子物理學的報告，將中性流作為附屬話題。[9]兩年後，隨著加爾加梅勒臨近完工，珀金斯重寫了所提議的物理學方案。[10]在物理研究目標清單的最上方保留了中間矢量玻色子的研究。然後是對早先弱相互作用理論所預測的各種過程的研究，並未採用中間矢量玻色子的理論。儘管如此，並非一切都是相同的。自最初的項目提案提交那天起，斯坦福直線加速器中心的一個小組便開始了一項實驗，在實驗中他們憑借大的動量傳遞實現了從核子中非彈性散射出電子。[11]就像歐內斯特·盧瑟福所展示的那樣，原子通過分散的阿爾法粒子包含堅硬的小核子，因此斯坦福直線加速器中心實驗團隊通過散射電子展示了核子的內部結構。
更確切地說，盧瑟福所觀察到的散射模式（盧瑟福散射）描繪了粒子從點散射體發生偏轉的特徵。「莫特散射」對於相對速度粒子來說僅僅是此模式的普遍化描述。斯坦福直線加速器中心令人震驚的實驗結果是核子中電子的散射模式以一種不受高達50億電子伏特能量影響的方式與莫特散射模式成正比例放大或縮小。
此特殊的實驗結果（稱為標度）對理查德·費曼與詹姆斯·布約肯（James Bjorken）的啟示是電子從尚未明確包含於質子與中子中的點散射體散射出來。費曼將這些點散射體命名為「部分子」，此部分子很快地被布約肯與伊曼紐爾·帕斯克斯（Emmanuel Paschos）確定含有夸克。[12]
出於對部分子的興趣，研究高能量中微子相互作用的表現更具激勵性。如果斯坦福直線加速器中心的實驗結果適用於更高的能量，中微子與部分子發生相互作用的可能性隨能量線性增加。因此，如今對中間矢量玻色子的研究都伴隨著部分子模型研究所帶來的興奮感覺。每個人都將中性流研究視為次要的。在列出重要的題目清單後，珀金斯在他1970年列出的計劃開展的實驗清單後附上了備註：「此外，當然還有很多吸引人的題目，例如中性流等。然而，這些問題也可用其他室來研究。另一方面，我們可以斷言加爾加梅勒是一個用於研究像中間矢量玻色子和部分子假設問題的獨特設備。」[13]當來自法國的實驗小組對此方案提出新的草案時，他們也主張增加對部分子模型測試的關注。中性流實驗僅需要走一個過場：「我們沒有提及幾處顯著的問題，其中現有的限制並非主要來自背景：彈性碰撞過程、輕子守恆以及中性流。」[14]
儘管他們的作用、方案、附錄以及文字不足以應對為這樣的大型設備解決研究優先級的任務。人們還是需要進行面對面的會議。早在1971年6月，便有超過100名物理學家聚集在一起參加在倫敦召開的使用者委員會會議；其中大多數已經致力於加爾加梅勒項目。就像在米蘭的會議中，與會者提出了範圍廣泛的物理專題，均能夠憑借大型室來進行研究。第一個話題是弗蘭齊內蒂（C.Franzinetti）所提出的關於中微子物理學的報告，回顧了許多已經開始的題目，並以對於斯坦福直線加速器中心特別的標度結果的熱點問題所做的評論結束。弗蘭齊內蒂的結論是可以遵循費曼對於數據的解讀並得出結論——核子是由呈點狀的成分構成的。「除此之外，」他略帶戲謔地補充道，「什麼是部分子對我來說是很神秘的……我聽說過許多不同的部分子定義，並且據我所知，部分子可以是只要你相信它是的任何東西。」[15]
關於部分子無論選擇相信什麼，都立即出現與啟用新型複雜的探測設備有關的技術問題。到倫敦會議召開的時候，加爾加梅勒已經運行多次用以測試設備。在此前期工作階段，對早期氣泡室照片的分析揭示出一些不尋常的事件。就像讓-皮埃爾·維來爾（Jean-Pierre Vialle）後來所回憶的那樣：
我們在圖片上立刻能看到的是在不含μ介子的氣泡室中存在超高能事件。但很顯然，我們不能說這些就是中性流。我認為我們的第一個念頭是好奇，當我們觀測到星點，其可能來自於中子，但有著過高的能量，我們或許應該去一探究竟。[16]
一切按計劃進行，實驗者使整個實驗項目向前推進，將中性流研究擱置在一邊。例如，這種情況我們可以在氣泡室開始採集數據後召開的倫敦使用者委員會會議議程中看到。中性流課題僅僅出現在一份伴隨新輕子與中間矢量玻色子所產生的「尚未檢測到」的現象清單中。[17]
有三個論據對與認真對待中性流的存在產生了不利的影響。首先，如珀金斯所提出的，有許多其他課題更需要關註：研究中間矢量玻色子、重輕子（像僅僅是質量更大的電子或μ介子），以及違反斯坦福直線加速器中心標度結果的情況。其次，眾多實驗得出的氣泡室證據明確地表明中性流或者根本不存在，或者是被驚人地有效抑制了。對這個令人意外的事實值得做出一些解釋，因為它闡釋了一種在理論與實驗間格外重要的相互作用。
註釋
[1] Schwartz，「High Energy Neutrinos，」Phys.Rev.Lett.4（1960）：306-307；Lee and Yang，「Neutrino，」Phys.Rev.Lett.4（1960）：307-311；Pontecorvo，「Neutrinos，」JETP 10（1960）：1236-1240.
[2] Feynman and Gell-Mann，「Fermi Interaction，」Phys.Rev.109（1958）：193-198.Sudarshan and Marshak，「Universal Fermi Interaction，」Phys.Rev.109（1958）：1860-1862.
[3] Franklin，「Parity，」Stud.Hist.Philos.Sci.10（1979）：201-257.
[4] Lee and Yang，「Intermediate Boson Basis，」Phys.Rev.119（1960）：1410-1419.
[5] Lee and Yang，「Neutrino，」Phys.Rev.Lett.4（1960）：310.
[6] Lagarrigue，Musset，and Rousset，「Chambre，」draft proposal for bubble chamber（1964），MP.
[7] 格拉肖-溫伯格-薩拉姆理論將W的質量設為80 GeV；1983年，UAI合作成果發佈與此質量的中間玻色子相一致的事件.參見Arnison et al，「Large Transverse，」Phys.Lett.B 122（1983）：103-116.
[8] Allard et al.，「Proposition，」（1964），Ⅶ-9.
[9] Perkins，「Neutrino Physics，」in Fiorini，Milan（1968），13-14.Cf.Fiorini，「Gargamelle Meeting」（1968）.
[10] Perkins，「Draft Gargamelle Proposal」（1970），MP.
[11] Briedenbach et al.，「Inelastic Scattering，」Phys.Rev.Lett.23（1969）：935-939.
[12] Feynman，「Hadron Collisions，」High Energy Collisions（1969）.Bjorken and Paschos，「Proton Scattering，」Phys.Rev.185（1969）：1975-1982.
[13] Perkins，「Draft Gargamelle Proposal」（1970），1，MP.
[14] Aubert et al.，「Amended Draft Gargamelle Proposal」（1970），8.
[15] Franzinetti，「Neutrino Physics，」Experiments with Gargamelle（1971），16.
[16] Vialle，interview，28 November 1980.
[17] Franzinetti，「Neutrino Physics，」Experiments with Gargamelle（1971），10.