中微子是狡猾的小粒子。直到 1990 年代后期，在几十年令人挠头的暗示之后，它们才被证明具有质量。它们可以在三种中微子类型或“味”之间振荡，随时改变它们的身份。而且，也许最著名的是，就在去年，它们被指责违反宇宙定律，以超过光速的速度传播。（陪审团仍在审议，但宣告无罪释放似乎迫在眉睫。）
现在，研究人员离弄清楚中微子的运作方式更近了一步。一个物理学家合作组织表示，它已经测量了描述中微子味变行为的关键描述符之一——一个名为 theta 13（发音为“theta one three”）的数字。这个数字，被称为混合角，描述了电子中微子的反粒子，即电子反中微子，在相对较短的距离内振荡成另一种味的概率。（三种中微子味——电子、τ 和μ子——都有自己的反粒子伙伴。）另外两个中微子振荡参数，或混合角，已经被测量出来，但 theta 13 与其他两个相比相对较小，并且已被证明更难确定。
自去年以来，一组物理学家一直在尝试通过追踪中国大型核电站释放的反中微子来测量 theta 13。大亚湾反应堆中微子实验合作组织建造了一系列六个探测器，一些靠近反应堆，一些在一公里以外的地方，以追踪电子反中微子在空间传播时如何变成其他味。由于探测器经过调整只能识别电子反中微子，因此任何振荡都意味着中微子将逃脱探测——也就是说，它们似乎会消失。其他实验采取了相反的方法，寻找在携带其他类型中微子的束中电子中微子的出现。
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在短短两个月的数据中，远处的探测器组记录了超过 10,000 次电子反中微子的命中。但这仅为根据最靠近核反应堆的探测器推断出的预期值的 94%。这意味着很大一部分在相对较短的旅程中振荡到了另一种味。“我们现在看到的是 [电子反中微子] 的消失率在 6% 的水平，”威斯康星大学麦迪逊分校的中微子物理学家卡斯滕·海格说，他是大亚湾合作组织的成员。“这是一个相当大的影响。” 海格于 3 月 8 日在杜克大学的一个研讨会上介绍了实验结果，该小组已将其研究提交给《物理评论快报》。
该实验甚至尚未完全建成——第七个和第八个探测器正在建设中——但大亚湾团队已经观察到足够多的消失来量化该过程的工作原理。新的估计值落在其他实验设定的先前限制范围内，确定 theta 13 不等于零，并且实际上与其他最近的结果相比相对较大。theta 13 的零值将意味着电子中微子不会出现在μ子中微子束中，或者在大亚湾案例中，电子反中微子在到达远处探测器时不会消失。另一个反应堆实验 KamLAND 也记录了反中微子在更大距离上的消失，其中振荡由混合角 theta 12 而不是 theta 13 描述。
“我们是第一个测量它并表明它非零的实验，”海格在谈到 theta 13 时说。“最近有一些迹象，但没有其他结果足够显着以匹配我们物理学家所谓的发现。” 大亚湾小组声称有优于 5-sigma 的证据支持 theta 13 的非零值。5 sigma，或五个标准差，意味着该发现仅有百万分之一的可能性是由统计上的偶然性造成的。
对于希望探索中微子和反中微子之间差异的物理学家来说，非零的 theta 13 是个好消息，如果存在任何此类差异的话。（事实上，在中微子的另一种狡猾之处，可能是中微子是它们自己的反粒子。）任何此类差异都可能关系到为什么周围有如此多的物质，而反物质却如此之少这个挥之不去的问题，而两者都应该在宇宙大爆炸中平等地出现。一种物质-反物质偏差，一种称为 CP 破坏的现象，已经在其他粒子中观察到，新发现表明它也可能在中微子中得到证明。“Theta 13 是控制我们是否可以探索 CP 破坏的关键参数，”劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的物理学家卢锦标说，他担任该实验的共同发言人。“现在，由于 theta 13 非零，我们有可能在中微子领域发现 CP 破坏。”
卢锦标说，未来的实验应该能够通过将中微子和反中微子从一个实验室发送到另一个实验室，跨越数百公里，来比较它们的振荡方式，从而研究这种可能性。“当然，现在，有了我们的第一个结果，它应该为他们提供大量的弹药来推动前进，”他说。
费米实验室物理学家罗伯·普伦基特是MINOS 中微子实验的共同发言人，他同意对 theta 13 的牢固掌握对该领域很重要。“这个数字实际上控制了你可能获得的其他现象的数量，”他说。“较大的 theta 13 是好的，因为它会导致许多其他现象。” 普伦基特指出，包括他自己的研究小组在内的其他研究小组一直在逼近 theta 13，并将继续发布他们的发现，以帮助改进对其价值的共识估计。“我认为事情正在收敛，但速度比人们预期的要快得多，”他说。