中微子物理是当今粒子物理、天体物理与宇宙学的交叉前沿与热点。在通过实验发现了中微子振荡后，人们认识到深入研究中微子振荡，是探索粒子物理标准模型之外新物理的突破口与关键。以“中微子振荡与反应堆中微子实验”为主题的第250次香山科学会议日前在北京举行，会议执行主席、中国科学院高能物理研究所所长陈和生研究员就有关问题接受了记者的采访。
记者：请您简单介绍一下中微子物理与中微子振荡。
陈和生：中微子质量非常轻，不带电荷，只参与弱作用，因此与物质相互作用十分微弱。由于探测中微子很困难，需要用体积庞大的探测器，长期以来人们对中微子的认识最少也最晚。
大量的研究发现证实，大多数粒子物理和核物理反应都有中微子产生，如太阳的热核反应、粒子和原子核衰变、核反应堆、超新星爆发、宇宙线中的质子在大气层产生的簇射……
中微子在宇宙总质量的比例与通常的物质相近，被认为是热暗物质。尽管中微子仅参与非常微弱的弱相互作用，但却在最微观的粒子物理规律和最宏观的天体物理、宇宙起源及演化中都起着十分重大的作用。如宇宙大爆炸产生的中微子充斥着整个宇宙，平均每立方厘米有300多个，足见中微子在物质世界中的地位。
“太阳中微子丢失之谜”是众多中微子振荡的实验证据之一。早在20世纪60年代，美国Homestake 实验就发现到达地球的太阳中微子流强，远低于理论上从太阳发光强度推算出的中微子流强的预期值。2001年，加拿大SNO实验证实了太阳中微子振荡的存在，确认中微子总数并未减少，只是从一种中微子变成了另外两种中微子。2002年，日本的反应堆中微子实验KamLAND也证实了太阳中微子振荡，这一发现被美国《科学》杂志评为当年的“十大科技突破”。1998年，日本超级神岗实验证实了大气中微子振荡。
中微子物理研究领域的几次重大突破都获得了诺贝尔物理学奖。
记者：中微子振荡研究有什么科学意义？
陈和生：在粒子物理的标准模型中，中微子是没有质量的。中微子振荡的发现，第一次突破了粒子物理的标准模型，打开了寻找新物理的窗口。中微子混合机制中的CP（电荷宇称共轭）破坏效应，很有可能能够解释宇宙中物质与反物质的不对称。
每一种新的天文观测手段的应用，都会带来大量的新发现。中微子物理的发展，同样提供了一种全新的天文观测手段。与光信号和电磁信号不同，中微子由于相互作用非常微弱，在星体内部一经产生，便不受遮拦地传播出来，且不受宇宙中磁场的影响，因此中微子带有“纯正”的星体内部的信息。科学家通过中微子可以直接了解星球内部的信息，并通过超新星爆发等物质效应，有可能直接了解黑洞的形成过程。目前，许多中微子望远镜已经开始投入运行或在建造之中。
在地壳和地核中的放射性元素的衰变会产生中微子，中微子振荡还提供了一种新的地质观测手段，测量这些来自地球深处的中微子振荡的物质效应，将有助于人们了解地球的形成、构造以及地热的产生。有人建议，在澳大利亚附近的大洋深处，在远离所有反应堆的地方建立一个专门的探测器来探测地下的中微子。此外，由于中微子的相互作用非常弱，而且中微子对质量微小变化极为敏感，已经有人提出利用中微子振荡来研究暗能量，并认为暗能量的效应可能通过改变中微子的质量体现出来。
反应堆中微子实验是研究中微子振荡的重要手段。我国的大亚湾核电站与岭澳核电站共有4个反应堆，总热功率11.6GW，是世界第十大的反应堆群。到2010年岭澳二期建成后，总功率为17.4GW，将成为世界上第二大的核电站群。大亚湾核电站紧邻高山，可以提供中微子实验必需的宇宙线屏蔽。世界上其它的可用来做反应堆中微子实验的核电厂附近都缺乏足够的岩石覆盖，这是大亚湾的一个巨大优势。我国高能物理学家认真分析已有的反应堆中微子实验的经验和教训，进行了大量深入的研究和计算，并进行了多次实地考察，提出了利用大亚湾反应堆群测量进行中微子实验的设想，是目前世界各国方案中精度最高的实验方案。大亚湾反应堆中微子实验投入相对较少而物理意义重大，有可能获得重大创新成果，是中国基础科学研究难得的重大发展机遇。
（科学时报，2005-4-19）
http://www.ihep.ac.cn/media/05/051102c.htm