繼2012年發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)世界科學(xué)界的中微子新的震蕩模式后，9月11日，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目再傳佳音——大亞灣國(guó)際合作組在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了中微子測(cè)量的最新結(jié)果，將中微子混合角θ13和中微子質(zhì)量平方差的測(cè)量精度都提高了近一倍，為世界最高精度。

大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)位于深圳市大亞灣核電基地，為中廣核與中科院合作開(kāi)展的世界級(jí)物理研究項(xiàng)目。大亞灣合作組由來(lái)自世界上七個(gè)國(guó)家和地區(qū)超過(guò)200位科學(xué)家組成，在大亞灣核電基地的六個(gè)反應(yīng)堆附近建造了八個(gè)探測(cè)器并放置在三個(gè)地下水池中。

中微子是一種不帶電，質(zhì)量極其微小的基本粒子，共有三種類(lèi)型，即電子中微子、μ中微子和τ中微子，在目前已知的構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中，占了四分之一，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中同時(shí)扮演著極為重要的角色。中微子有一個(gè)特殊的性質(zhì)，即它可以在飛行中從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變成另一種類(lèi)型，通常稱(chēng)為中微子振蕩。原則上三種中微子之間相互振蕩，兩兩組合，應(yīng)該有三種模式。其中兩種模式自60年代起即有跡象，當(dāng)時(shí)稱(chēng)作“太陽(yáng)中微子之謎”和“大氣中微子之謎”。1998年日本的超級(jí)神岡實(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)大氣中微子振蕩，隨后太陽(yáng)中微子振蕩也被多個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。第三種振蕩則一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預(yù)言其根本不存在（即其振蕩幾率為零）。

2012年3月，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式，并測(cè)量到其振蕩幾率。這一中國(guó)誕生的重大物理成果，開(kāi)啟了未來(lái)中微子物理發(fā)展的大門(mén)，在全球科學(xué)界引起熱烈反響，入選美國(guó)權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》評(píng)選的2012年十大科學(xué)突破，被稱(chēng)為“諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別”的重大發(fā)現(xiàn)。

利用最早建造的六個(gè)探測(cè)器采集到的217天的數(shù)據(jù)和全部八個(gè)探測(cè)器開(kāi)始運(yùn)行后獲取的404天的數(shù)據(jù)，研究小組獲得了世界上最精確的中微子混合角θ13和質(zhì)量平方差測(cè)量結(jié)果。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)要干嘛？

該實(shí)驗(yàn)將研究組成宇宙的一類(lèi)重要的基本粒子——中微子的基本性質(zhì)，對(duì)于人們了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。中國(guó)科學(xué)院高能物理所的研究人員自2003年起開(kāi)始進(jìn)行大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的前期研究，并根據(jù)大亞灣的地理特點(diǎn)，提出了原創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)方案和探測(cè)器設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)裝置建在廣東省大亞灣核電站附近的山腹內(nèi)，其物理目標(biāo)是通過(guò)探測(cè)核電站反應(yīng)堆在發(fā)電時(shí)的自然產(chǎn)物——中微子，精確測(cè)量中微子混合參數(shù)θ13。此參數(shù)是中微子物理中最基本的未知參數(shù)，其精確測(cè)量與宇宙中“反物質(zhì)消失之謎”有關(guān)，對(duì)未來(lái)中微子物理的發(fā)展將起到方向性作用。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)牛在哪？

該實(shí)驗(yàn)是以中國(guó)科學(xué)家為主導(dǎo)的、有重要國(guó)際影響的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究國(guó)際合作項(xiàng)目，是中美兩國(guó)目前在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域最大的合作項(xiàng)目之一，實(shí)驗(yàn)的國(guó)際合作組有中國(guó)(包括香港和臺(tái)灣)、美國(guó)、俄羅斯等六個(gè)國(guó)家和地區(qū)的34個(gè)研究單位的200多位研究人員參加，得到美國(guó)能源部和其他參加國(guó)家與地區(qū)的經(jīng)費(fèi)支持，國(guó)際投入占實(shí)驗(yàn)投入的三分之一強(qiáng)。

為什么一定要選擇大亞灣核電基地？

大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)位于深圳市區(qū)以東約50公里的大亞灣核電站群附近的山洞內(nèi)，地理位置優(yōu)越，緊鄰世界上最大的核反應(yīng)堆群之一的大亞灣核電基地，并且緊鄰高山，有天然的宇宙線(xiàn)屏蔽。

據(jù)介紹，經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)際上關(guān)于θ13實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的建議進(jìn)行整合，目前有法國(guó)的Double Chooz、韓國(guó)的Reno與我國(guó)的大亞灣。大亞灣核電基地因?yàn)閾碛械锰飒?dú)厚的地理?xiàng)l件，經(jīng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家反復(fù)比較論證，是世界上進(jìn)行反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)研究的最佳場(chǎng)所。

實(shí)驗(yàn)的歷史進(jìn)展如何？

2006年9月中廣核與中科院簽訂“大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合作協(xié)議”，中廣核為大亞灣反應(yīng)堆中微子試驗(yàn)項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等支持，并全面參與項(xiàng)目的合作。

2007年10月13日，中微子實(shí)驗(yàn)在深圳大亞灣核電基地開(kāi)工建設(shè)，中廣核為該項(xiàng)目提供了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和水電、消防等各方面便利條件并承擔(dān)了部分研究經(jīng)費(fèi)，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)企業(yè)資助、支持和參與國(guó)際大型基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的先例。

2012年3月8日中科院高能所發(fā)布大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目第一階段的物理成果——發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩模式，并精確測(cè)量到其振蕩幾率，這是在大亞灣核電基地誕生的一項(xiàng)具有世界領(lǐng)先水平的重大科研成果。

目前中微子研究已進(jìn)入精確測(cè)量時(shí)代，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)運(yùn)行取數(shù)。預(yù)計(jì)到2017年底，總共獲取的數(shù)據(jù)量將達(dá)到此次分析數(shù)據(jù)的四倍，因此中微子振蕩參數(shù)的測(cè)量精度將進(jìn)一步提高。到時(shí)候，描述中微子振蕩的三個(gè)混合角（包括θ12和θ23）和三代中微子兩兩間的質(zhì)量平方差將達(dá)到類(lèi)似的測(cè)量精度，好于3%。前所未有的測(cè)量精度為許多其他物理研究提供了可能性。此外，大亞灣采集到的創(chuàng)紀(jì)錄的反應(yīng)堆中微子樣本將幫助科學(xué)家在已知的領(lǐng)域之外尋找新物理。