大亚湾反应堆中微子实验(以下简称“大亚湾实验”)是一个研究基本粒子物理的高能物理实验,这个实验利用反应堆核裂变时产生的大量中微子,测量中微子混合角θ13,以研究其振荡规律,对了解微观基本粒子的性质和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。这是一个由国家科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院、广东省政府、深圳市政府,中国广核集团支持的大型基础科学研究项目,并有来自美国、俄罗斯、捷克、中国台湾、香港等五个国家和地区的经费支持和科学家参加,是我国基础科学领域目前最大的国际合作项目,在国内开创了国家、地方与企业共同支持基础科学研究的先河。
大亚湾反应堆中微子实验站坐落在大亚湾核电站内的北部山地。实验站共有5个由隧道连接的地下洞厅及3个地面辅助建筑。8个全同的中微子探测器分别安装在3个地下实验洞室内,探测来自6个核反应堆的中微子。
大亚湾实验于2003年提出实验方案,实验方案首次提出多模块探测器的方法,通过对比测量消除误差。实验设计测量精度最高,得到国际上的广泛关注与赞同。2006年获批立项,2007年10月破土动工,2010年底完成全部地下实验洞室的爆破任务,2011年中完成探测器建造与安装,2011年底开始6个探测器的运行取数,2012年10月开始全部8个探测器的联合取数并稳定运行至今。
2012年3月8日,大亚湾实验合作组宣布,利用6个探测器运行55天观测到的中微子事例,发现了一种新的中微子振荡(sin22θ13=0.092±0.016(stat.)±0.005(syst.))。该成果被《Science》评选为2012年度十大科学突破之一,并入选两院院士、科技日报等评选的2012国内/国际十大科技新闻。
2013年度,大亚湾实验在细致研究中微子探测器中非线性能量响应的基础上,首次直接测量了与反应堆中微子振荡相关的质量平方差Δm2ee,验证了三种中微子混合的理论。实验测得的质量平方差(|Δm2ee|=(2.59±0.20)×10-3 eV2)可与加速器实验上的质量平方差(m2)相比较,将帮助我们更好地理解中微子振荡的特性。
精确测量是科学发现和突破的基础。大亚湾中微子实验将继续运行至2017年底左右,把中微子混合角sin22θ13的测量精度提高4倍,为中微子物理、天体物理、宇宙学等前沿科学研究提供精确的初值输入,此外,也将开展反应堆中微子能谱测量等相关研究。这些研究对基本粒子物理的大统一理论、寻找与鉴别新物理等具有重要意义,也将继续保持我国在反应堆中微子研究领域的国际领先地位。