自 1983 年以来，位于伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室的研究人员一直在通过在世界上最强大的粒子对撞机——Tevatron 中将高能质子和反质子碰撞在一起，来探索亚原子领域。然而，明年，高能前沿将转移到欧洲，在那里，更为强大的大型强子对撞机将在日内瓦附近开始运行。费米实验室计划在 2010 年之前关闭 Tevatron。但实验室官员并没有放弃该装置，而是制定了一项雄心勃勃的计划，利用对撞机的一些部件来加强一项有前途的研究计划：研究神秘的中微子，它奇怪的特性可能为新的物理定律提供线索。
恰如其分的是，实验室的同名人物——物理学家恩里科·费米——为这种粒子创造了名字，意思是“小中性粒子”。中微子有三种类型，称为风味；最常见的是电子中微子，它在太阳中的反应中大量产生。（其他风味是μ子和τ中微子。）由于中微子没有电荷，并且仅通过弱核力和引力与其他粒子相互作用，它们几乎不受阻碍地穿过物质，并且难以检测。直到最近，大多数科学家认为中微子也没有质量，但在 20 世纪 90 年代后期，研究人员发现粒子在传播过程中会改变风味，而这种转变只有在它们有质量的情况下才会发生。
量子理论预测这些变化应该是振荡的，因此物理学家现在正在尝试测量中微子改变风味的频率以及每次转变的可能性。此前的实验被动地观察太阳或地球大气层中产生的中微子，而费米实验室的研究人员决定使用为 Tevatron 提供质子的相同加速器来产生强烈的中微子束。（高能质子撞击铍靶，产生在衰变时喷出中微子的π介子。）2002 年，研究人员开始向半公里外的一个巨型球形罐发射μ子中微子束。这个名为 MiniBooNE 探测器的 12 米宽的罐子包含约 800 吨矿物油和 1,500 个光电倍增管，可以识别中微子与油相互作用引起的罕见闪光。MiniBooNE 团队目前正在分析三年的数据，以确定有多少粒子在飞行过程中变成了电子中微子。
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2005 年，研究人员开始了 MINOS 实验，该实验将更强大的μ子中微子束发射到 735 公里外位于明尼苏达州北部废弃的 Soudan 铁矿中的一个大型探测器。（长途跋涉使粒子有更多的时间振荡。）今年 3 月，MINOS 科学家宣布只有大约一半预期的μ子中微子到达了 Soudan 探测器，这表明其余的粒子在途中改变了风味。该结果与早期的 K2K 实验的结果一致，该实验研究了从日本 KEK 实验室的加速器发射出的μ子中微子。
费米实验室的研究人员现在正在设计一项名为 Minerva 的实验，该实验将通过研究中微子与原子核的相互作用来提高 MINOS 测量的准确性。科学家们还开始计划一项名为 NOvA 的研究，该研究将在明尼苏达州北部放置另一个巨大的探测器，以寻找由 MINOS 光束中的振荡产生的电子中微子。
由于大多数中微子探测器都设计为仅识别一种风味，因此没有一项单独的实验可以测量振荡的所有参数。幸运的是，日本的类似研究可能会补充美国的研究。为了增加成功的机会，费米实验室的工程师正在调整他们的加速器，以最大限度地提高 MINOS 光束的功率，这反过来又增加了探测器中中微子的相互作用次数。一旦 Tevatron 关闭，实验室计划通过重新配置现在用于生产和存储反质子的设施来进一步提高光束功率。
科学家们对中微子振荡着迷，因为它们可能会揭示无法用标准模型解释的现象，标准模型是一种非常成功但不完整的粒子物理理论。例如，MiniBooNE 的结果可能证实了第四种中微子（所谓的惰性中微子）的存在，该中微子不受弱力的影响，但可能参与尚未确定的新型相互作用。“中微子是最不为人所知的粒子之一，” MiniBooNE 团队的 Richard Van de Water 说。“如果有额外的物理学，它是大自然隐藏它的好地方。”