A kétneutrínó-kísérlet Leon Max Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger amerikai fizikusok és munkatársaik által elvégzett kísérlet, melynek eredményeként kiderült, hogy nem csak egyféle neutrínó van. Ez vezetett ahhoz a standard modellben alapvető felismeréshez, hogy az elemi részecskék családokba sorolhatóak. 1988-ban fizikai Nobel-díjat kaptak érte az alábbi indoklással: „a neutrínónyaláb módszerért, és a müonneutrínó felfedezésével a leptonok dublet szerkezetének kimutatásáért”

A kísérletet 1960 és 1962 között végezték a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban.

1. Első lépésben 15 GeV energiájú protonokkal berilliumatommagot bombázva pionokat állítottak elő: ${\displaystyle p+{\mbox{Be))\rightarrow \pi ^{-}+X}$
2. Hagyták elbomlani müonra és neutrínóra: ${\displaystyle \pi ^{+}\rightarrow \mu ^{+}+\nu }$ és ${\displaystyle \pi ^{-}\rightarrow \mu ^{-}+\nu }$
3. A müonokat vastag acélfallal állították meg, hogy ne zavarja a mérést.
4. A keltett neutrínónyalábbal folyékony hidrogén illetve deutériumatommagot bombáztak.

A keletkező elektronokat és müonokat figyelték. Nem találtak elektronokat, csak müonokat, azaz az inverz béta-bomlás nem jött létre, hanem csak ennek müonos változata. Mivel neutrínóval már sikerült inverz béta-bomlást létrehozni, a jelenség csak azzal magyarázható, hogy az itt szereplő neutrínók másfajták. Tehát a pionból előállított neutrínók valahogy a müonnal, a másik fajta pedig az elektronnal van valamilyen kapcsolatban (${\displaystyle \nu _{\mu },\nu _{e))$).

Mai jelölésekkel:

a létrejövő reakció: ${\displaystyle p+{\bar {\nu _{\mu ))}\rightarrow n+\mu ^{+))$

és amit vártak, de nem volt: ${\displaystyle p+{\bar {\nu _{\mu ))}\rightarrow n+e^{+))$

ez utóbbi csak így jöhet létre: ${\displaystyle p+{\bar {\nu _{e))}\rightarrow n+e^{+))$

A müonok kiszűrésére szolgáló acélfal második világháborús hadihajók roncsaiból állt azért, mert abban már nagyrészt elbomlott a természetes vasban is kis mennyiségben előforduló radioaktív anyag nagy része, ezért kisebb zavaró hátteret okozott a mérésnél.

• Lederman – Teresi: Az isteni a-tom
• Lovas István: A gyengekölcsönhatás, KLTE jegyzet, 1994