簡介
大亞灣中微子實驗探測器這項實驗2006年獲得中國科學院的批准、並獲得其五千萬人民幣的資金支持，計畫於2011年開始採集數據。這項實驗還獲得中國科技部和美國能源部（USDepartmentofEnergy）以及美國國家自然科學基金（NationalScienceFoundation）的資助。除此之外，還獲得來自香港、台灣、捷克共和國以及俄羅斯的資金支持。 其2006年立項，2007年10月動工，2011年年中逐步完成探測器的建造與安裝，同年8月開始近點取數、12月下旬開始遠近點同時運行。整個實驗建有總長3公里的隧道和3個地下實驗大廳，3個實驗大廳共放置8台中微子探測器，每台探測器高5米、直徑5米、重110噸，均置於10米深的水池中。
實驗位置
實驗位置大亞灣在深圳市區以東約50公里，在香港東北約55公里。大亞灣核電站與嶺澳核電站相距約1公里，目前共有四個反應堆，每個核電站各兩個，總熱功率為11.6GW，世界排名第十。2010年與2011年嶺澳二期的兩個反應堆將分別開始發電，屆時將成為世界第二大的反應堆群。緊靠反應堆即有較高的山，在距反應堆300到500米外，山高達到100米以上；在距反應堆約2公里（振盪極大值）處山高約400米。山體由整體的花崗石構成，很適於隧道開鑿和建立較大的地下實驗室。
這項實驗大概位於香港西北五十五公里處，是由八個探測器組成，每個探測器中有二十噸摻釓（gadolinium）的液體閃爍體（LiquidScintillator），它們分別被置於離反應堆聯合體中心360米、500米和1800米的位置。
原理
大亞灣中微子實驗的目標是將sin22q13測量到0.01或更高的精度，這比上面提到的CHOOZ給出的靈敏度高了一個量級以上。實驗利用電子反中微子在大型液體閃爍體探測器中的反β衰變反應來測量反應堆中微子。比較遠近探測器測得的中微子通量和能譜，就可以知道中微子是否發生了振盪，進而確定振盪參數q13。如果存在振盪，在遠探測器看到的中微子通量將比預期要少；同時，由於不同能量的中微子振盪幾率不一樣，測得的能譜將發生有規律的變形。反β衰變反應是電子反中微子被氫核俘獲，生成一個正電子和一個中子。中微子的能量幾乎全由正電子帶走，在液體閃爍體內有1MeV～8MeV的能量沉積。生成的中子經慢化後在液體閃爍體中摻雜的釓元素上被俘獲，以伽馬光子的形式放出約8MeV的能量，比正電子信號平均慢30微秒。正電子信號與中子信號在能量與時間上的符合可以乾淨地辨認出中微子與其它本底。其間最嚴重的本底干擾來自於宇宙線，因此需要儘量將探測器置於較深的地下。
由於大亞灣有兩個反應堆群，需要兩個近探測器分別對它們進行測量。大亞灣近點探測器距離反應堆約360米，嶺澳近點探測器距反應堆約500米，遠探測器離大亞灣反應堆1900米，離嶺澳反應堆1600米。還有一個中點實驗站也可放置探測器進行測量，以改變實驗的系統誤差，檢驗結果的可靠性。實驗站之間用水平隧道相連，可以方便地在不同實驗站之間移動探測器。從隧道入口處到大亞灣近點實驗站則採用有坡度的隧道，以將探測器置於更深的地下，減小宇宙線本底的影響。
研究
大亞灣中微子實驗在過去的十幾年中，物理學家們發現中微子存在振盪——中微子在空間傳播的時候從一種味道（Flavour；共有三種味道：電子（Electron）中微子、（muon）子中微子以及（Tau）子中微子）變成另外一種味道，這種現象意味著中微子具有質量——的可靠證據。大亞灣反應堆中微子實驗被設計成測量中微子混合中尚未被精確測量的混合角。
這些混合角加上其它的一些參數可以完全標記中微子的振盪效應，如果能夠更好地限制混合角的值將會增進我們對於為什麼宇宙中的物質是正物質而非反物質這一現象的理解。
實驗設計的主要想法是：這些探測器每天可以探測到幾千個由核電站反應堆放出的反電子中微子（ElectronAnti-Neutrino），從而確定中微子的流強隨著中微子傳播距離而改變的函式形式。
中微子振盪與反應堆中微子實驗
中微子共有三種，是組成物質世界的十二種最基本粒子中性質最為特殊，被了解得最少的。它不帶電荷，幾乎不與物質相互作用。長期以來，人們認為中微子沒有質量，而且跟DNA只有右鏇一樣，只存在左鏇中微子，從而導致了微觀世界的左右不對稱。
最近的物理研究表明中微子具有微小的質量。1998年，日本的超級神崗實驗（SuperKamiokande）以確鑿的證據發現中微子存在振盪現象，即一種中微子在飛行中可以變成另一種中微子，使幾十年來令人困惑不解的太陽中微子失蹤之迷和大氣中微子反常現象得到了合理的解釋。中微子發生振盪的前提條件就是質量不為零和中微子之間存在混合。2001年，加拿大的SNO實驗通過巧妙的設計，證實丟失的太陽中微子變成了其它種類的中微子，而三種中微子的總數並沒有減少。同樣的結果在KamLAND（反應堆）、K2K（加速器）這類人造中微子源的實驗中也被證實。Super-K實驗與Homestake太陽中微子實驗於2002年獲得了諾貝爾獎。
中微子振盪的原因是三種中微子的質量本徵態與弱作用本徵態之間存在混合。中微子的產生和探測都是通過弱相互作用，而傳播則由質量本徵態決定。由於存在混合，產生時的弱作用本徵態不是質量本徵態，而是三種質量本徵態的疊加。三種質量本徵態按不同的物質波頻率傳播，因此在不同的距離上觀察中微子，會呈現出不同的弱作用本徵態成分。當用弱作用去探測中微子時，就會看到不同的中微子。
中微子的混合規律由六個參數決定（另外還有兩個與振盪無關的相位角），包括三個混合角q12、q23、q13，兩個質量平方差Dm221、Dm232，以及一個電荷宇稱相位角dCP。通過大氣中微子振盪測得了q23與|Dm232|，通過太陽中微子振盪測得了q12與Dm221。在混合矩陣中，只有下面的兩個參數還沒有被測量到：最小的混合角q13、CP破缺的相位角dCP。目前測得的q13的實驗上限是：sin22q13<0.17（在Dm231=2.5×10-3eV2下），由法國的Chooz反應堆中微子實驗給出。
q13的數值大小決定了未來中微子物理的發展方向。在輕子部分，所有CP破缺的物理效應都含有因子q13，故q13的大小調控著CP對稱性的破壞程度。如果它是如人們所預計的sin22q13等於1%～3%的話，則中微子的電荷宇稱（CP）相角可以通過長基線中微子實驗來測量，宇宙中物質與反物質的不對稱現象可能得以解釋。如果它太小，則中微子的CP相角無法測量，目前用中微子來解釋物質與反物質不對稱的理論便無法證實。q13接近於零也預示著新物理或一種新的對稱性的存在。因此不論是測得q13，或證明它極小（小於0.01），對宇宙起源、粒子物理大統一理論、以及未來中微子物理的發展方向等均有極為重要的意義。
q13可以通過反應堆中微子實驗或長基線加速器中微子實驗來測量。在長基線中微子實驗中，中微子振盪幾率跟q13、CP相角、物質效應、以及Dm232的符號有關，僅由一個觀測量實際上無法同時確定它們的大小。而反應堆中微子振盪只跟q13相關，可以乾淨地確定它的大小，實驗的周期與造價也遠小於長基線中微子實驗。從Reines和Cowan第一次發現中微子到第一次在KamLAND觀測到反應堆中微子振盪，在這50多年歷史中，反應堆中微子實驗一直扮演著重要角色。特別是最近的PaloVerde、CHOOZ、以及KamLAND幾個實驗的成功，給未來的反應堆中微子實驗提供了很好的技術基礎，使q13的精確測量成為可能。
新結果
2013年8月22日，在北京中國科學院高能物理研究所舉辦的“第十五屆國際中微子工廠研討會”上，大亞灣中微子實驗國際合作組報告了新的實驗結果，首次公布了對中微子質量平方差的測量。
中微子共有三種，它們之間可以相互轉化，稱為中微子振盪。振盪的大小用中微子混合角來表示，振盪頻率與它們之間的質量平方差相關。
2012年3月，利用6個探測器55天的數據，大亞灣中微子實驗測量到了最後一個未知的中微子混合角θ13，發現它出乎意料的大，打開了未來中微子研究的大門。隨後，利用139天的數據，得到了更準確可靠的θ13測量結果。2012年夏天，完成了全部8箇中微子探測器的安裝，並進行了大量的探測器能量刻度研究，因而可以更細緻地研究中微子振盪隨能量的變化關係。
三種中微子有三個質量平方差，其中兩個是獨立的。以前的太陽中微子實驗和反應堆中微子實驗測量了Δm221，即第二種中微子和第一種中微子質量平方的差。大氣中微子實驗和加速器中微子實驗測量了|Δm2μμ|，它是Δm232和Δm231的組合。此次大亞灣實驗測得了|Δm2ee|，是Δm232和Δm231的另一種組合。這是首次對|Δm2ee|的測量。
新的分析包括了6個探測器取數的全部數據，並加入了中微子振盪隨能量的變化信息，結果為
sin22θ13＝0.090±0.009
|Δm2ee|＝(2.59±0.20)×10-3eV2。
θ13是自然界的基本參數之一，它的精確測量具有重要物理意義。更精確的質量平方差測量將幫助我們理解中微子的內稟屬性。大亞灣實驗正在平穩運行，將獲取更多的數據以實現對它們的精確測量。
