中微子混合角是什么？大亚湾实验为什么如此重要？

2012年，大亚湾实验首次测得了中微子第三个混合角θ₁₃的数值为8.8°±0.8°。今年4月21日，刊登于《物理评论快报》的最新论文更新了该值，提高了测量精度的θ₁₃的数值为8.5°±0.1°。4月24日，大亚湾实验荣获2023年度欧洲物理学会高能与粒子物理奖。如何理解这一突破呢？

中微子是一种非常轻的、不带电的基本粒子，它只参与弱相互作用和引力相互作用。中微子有三种不同的“味”，分别是电子中微子、μ子中微子和τ中微子。这三种味的中微子可以通过弱相互作用与对应的轻子相互转化，比如反电子中微子与质子发生逆β衰变产生正电子和中子。

然而，中微子还有另一种更神奇的转化方式，那就是中微子振荡。这是一种量子力学现象，是指中微子在空间中传播时会在不同味之间转变。1957年，理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫首次提出了中微子振荡的猜想，尔后一连串的实验皆观察到这一现象。

要理解中微子振荡的原理，我们需要知道两件事情：一是中微子有质量，二是中微子的味本征态和质量本征态不完全相同。

根据狭义相对论，没有质量的粒子必须以光速运动。如果中微子没有质量，那么它们就不能改变自己的速度，也就不能发生振荡。但是实验观测表明，中微子确实有非零的质量，尽管它们非常小。目前还没有直接测量出中微子的绝对质量，但是可以通过观测它们之间的质量平方差来推断它们的相对质量。