Aksel L. Hallin, profesor de física de la Universidad de Queen y del Observatorio de Neutrinos de Sudbury, ofrece esta descripción:
Un neutrino es una partícula subatómica muy parecida a un electrón, pero que no tiene carga eléctrica y tiene una masa muy pequeña, que puede ser incluso nula. Los neutrinos son una de las partículas más abundantes del universo. Sin embargo, al tener muy poca interacción con la materia, son increíblemente difíciles de detectar. Las fuerzas nucleares tratan a los electrones y a los neutrinos de forma idéntica; ninguno de ellos participa en la fuerza nuclear fuerte, pero ambos participan por igual en la fuerza nuclear débil. Las partículas con esta propiedad se denominan leptones. Además del electrón (y su antipartícula, el positrón), los leptones cargados incluyen el muón (con una masa 200 veces mayor que la del electrón), el tau (con una masa 3.500 veces mayor que la del electrón) y sus antipartículas.
Tanto el muón como el tau, al igual que el electrón, tienen neutrinos acompañantes, que se denominan muón-neutrino y tau-neutrino. Los tres tipos de neutrinos parecen ser distintos: por ejemplo, cuando los muones-neutrinos interactúan con un objetivo, siempre producirán muones, y nunca taus o electrones. En las interacciones de partículas, aunque los electrones y los electroneutrinos pueden crearse y destruirse, la suma del número de electrones y electroneutrinos se conserva. Este hecho lleva a dividir los leptones en tres familias, cada una con un leptón cargado y su neutrino acompañante.
Para detectar los neutrinos se necesitan detectores muy grandes y muy sensibles. Normalmente, un neutrino de baja energía viajará a través de muchos años luz de materia normal antes de interactuar con algo. En consecuencia, todos los experimentos con neutrinos terrestres se basan en la medición de la pequeña fracción de neutrinos que interactúan en detectores de tamaño razonable. Por ejemplo, en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury, un detector de neutrinos solares de agua pesada de 1.000 toneladas recoge unos 1.012 neutrinos cada segundo. Se detectan unos 30 neutrinos al día.
Wolfgang Pauli postuló por primera vez la existencia del neutrino en 1930. En ese momento, surgió un problema porque parecía que tanto la energía como el momento angular no se conservaban en la desintegración beta. Pero Pauli señaló que si se emitía una partícula neutra que no interactuara, un neutrino, se podrían recuperar las leyes de conservación. La primera detección de neutrinos no se produjo hasta 1955, cuando Clyde Cowan y Frederick Reines registraron los antineutrinos emitidos por un reactor nuclear.
Las fuentes naturales de neutrinos incluyen la desintegración radiactiva de elementos primordiales dentro de la Tierra, que generan un gran flujo de antineutrinos electrónicos de baja energía. Los cálculos muestran que alrededor del 2% de la energía del sol es transportada por los neutrinos producidos en las reacciones de fusión. Las supernovas también son un fenómeno predominantemente de neutrinos, porque los neutrinos son las únicas partículas que pueden penetrar el material muy denso que se produce en una estrella en colapso; sólo una pequeña fracción de la energía disponible se convierte en luz. Es posible que una gran fracción de la materia oscura del universo esté formada por neutrinos primordiales del Big Bang.
Los campos relacionados con las partículas de neutrinos y la astrofísica son ricos, diversos y se desarrollan rápidamente. Por lo tanto, es imposible tratar de resumir todas las actividades en el campo en una breve nota. Dicho esto, las cuestiones actuales que atraen una gran cantidad de esfuerzos experimentales y teóricos son las siguientes ¿Cuáles son las masas de los distintos neutrinos? ¿Cómo afectan a la cosmología del Big Bang? ¿Oscilan los neutrinos? ¿O pueden los neutrinos de un tipo transformarse en otro al viajar por la materia y el espacio? ¿Son los neutrinos fundamentalmente distintos de sus antipartículas? ¿Cómo se colapsan las estrellas y se forman las supernovas? ¿Cuál es el papel de los neutrinos en la cosmología?
Una cuestión que lleva mucho tiempo siendo de especial interés es el llamado problema del neutrino solar. Este nombre hace referencia al hecho de que varios experimentos terrestres, que abarcan las últimas tres décadas, han observado sistemáticamente menos neutrinos solares de los que serían necesarios para producir la energía emitida por el sol. Una posible solución es que los neutrinos oscilen, es decir, que los neutrinos de electrones creados en el sol se conviertan en neutrinos de muones o de tau al viajar a la Tierra. Dado que es mucho más difícil medir los neutrinos muón o tau de baja energía, este tipo de conversión explicaría por qué no hemos observado el número correcto de neutrinos en la Tierra.