中微子（neutrino），又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号希腊字母ν表示。

中微子是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一。中微子个头小、不带电，自旋为1/2，质量非常轻（小于电子的百万分之一），以接近光速运动。它们几乎不与其他物质发生相互作用，因此被称为“幽灵粒子”或“隐身人”。中微子几乎无处不在，可来自宇宙大爆炸、星系活动、超新星爆发、太阳和地球内部，以及核反应堆与加速器。在粒子物理标准模型中，中微子只有左手征（而反中微子只有右手征）、只参与弱相互作用、没有静止质量、以光速传播。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过人们眼睛的中微子数以十亿计。

中微子的发现来自19世纪末20世纪初对放射性的研究。研究者发现，在量子世界中，能量的吸收和发射是不连续的。不仅原子的光谱是不连续的，而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的。这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的，是符合量子世界的规律的。奇怪的是，物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的，而且电子只带走了总能量的一部分，还有一部分能量失踪了。物理学上著名的哥本哈根学派领袖尼尔斯·玻尔据此认为，β衰变过程中能量守恒定律失效。

中微子的概念最早是由奥地利理论物理学家W·泡利于1930年底提出的。泡利提出了一个假说，认为在β衰变过程中，除了电子之外，同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子放射出去，带走了另一部分能量，因此出现了能量亏损。这种粒子与物质的相互作用极弱，以至仪器很难探测得到。未知粒子、电子和反冲核的能量总和是一个确定值，能量守恒仍然成立，只是这种未知粒子与电子之间能量分配比例可以变化而已。

1931年春，国际核物理会议在罗马召开，与会者中有海森堡、泡利、居里夫人等，泡利在会上提出了这一理论。当时泡利将这种粒子命名为“中微子”，最初他以为这种粒子原来就存在于原子核中。同年，泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出，这种粒子不是原来就存在于原子核中，而是衰变产生的。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被发现后，意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。

1933年，意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论，指出自然界中除了已知的引力和电磁力以外，还有第三种相互作用—弱相互作用。β衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个中微子。他的理论定量地描述了β射线能谱连续和β衰变半衰期的规律，β能谱连续之谜终于解开了。

在泡利提出中微子假说的时候，中国物理学家王淦昌正在德国柏林大学读研究生，直到回国，他还一直关心着β衰变和检验中微子的实验。1941年，王淦昌写了一篇题为《关于探测中微子的建议》的文章，当时的中国，贫病积弱，缺乏相关的实验条件，王淦昌不能开展相关实验研究，1942年6月，美国物理学家艾伦就在《物理评论》上发表了《一个中微子存在实验证据》的实验报告。在报告的引言中，艾伦明确表示，他是按照王淦昌的论文所提出的建议完成这一实验的。后来，由王淦昌首先提出，艾伦实验室最先开展实验的这一探测中微子的方法，被物理学界称为“王淦昌-艾伦实验”。同年，王淦昌提出了一种利用轨道电子俘获检测中微子的可行方案（K俘获法）。

1952年，美国科学家戴维斯（Raymond Davis Jr.）应用王淦昌提出的K俘获法，间接观测到了中微子的存在。

1956年，美国物理学家莱因斯（F. Reines）与柯温（C. L.Cowan）等第一次通过实验直接探测到了中微子。他们的实验实际上探测的是核反应堆β衰变发射的电子和反中微子，该电子反中微子与氢原子核（即质子）发生反β衰变，在探测器里形成有特定强度和时间关联的快、慢信号，从而实现对中微子的观测。他们的发现于1995年获得诺贝尔物理学奖。

1962年，美国莱德曼·舒瓦茨，斯坦伯格发现第二种中微子——μ中微子，获1988年诺贝尔奖。他们在美国布鲁克海文国家实验室的加速器上用质子束打击铍靶的实验中发现中微子有“味道”的属性，证实与μ子相伴的μ子中微子和与电子相伴的电子中微子ne是不同的中微子。1963年，布鲁克海文的结果在欧洲核子中心和费米实验室被更高的统计结果所证实。

1968年，美国戴维斯发现太阳中微子失踪，获2002年诺贝尔奖。

1975年，美国科学家佩尔（Martin L.Perl）等人在美国SLAC实验室的SPEAR正负电子对撞机上发现了一个比质子重两倍，比电子重3500倍的新粒子，其特性类似于电子和μ子。经过反复检验证明是在电子和μ子之外的又一种轻子，以希腊字母τ表示。因为中微子是轻子的“前辈”，τ轻子的发现理论上意味着τ中微子的存在，但由于τ中微子几乎没有质量，又不带电，且几乎不与周围物质相互作用，一直难寻踪迹。

1985年，日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。

1987年，日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。

1989年，欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。

1994年，美国加利福尼亚大学的维多里奥·保罗内和费米实验室的拜伦·伦德博格提出了“τ子中微子直接观测器”的构想。

1995年，美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——惰性中微子。

1996年，直接观测器在费米国家实验室建造完成。从1997年起，54位来自美国、日本、希腊和韩国的科学家在费米实验室合作探测τ中微子，他们用粒子加速器制造一股可能含有τ中微子的中微子束，让中微子束穿过“τ中微子直接观测器”内一个约1米长的铁板靶，这一铁板靶被两层感光乳剂夹着，感光乳剂类似于胶卷，能够“记录”粒子与铁原子核的相互作用。τ轻子的痕迹被科学家拍摄下来，并在计算机中形成三维图像。据估算，几十万亿个τ中微子中只有1个与靶中的铁原子核相互作用并生成一个τ轻子，由此，科学家第一次找到了τ中微子存在的直接证据。

1998年，日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。日本梶田隆章获2015年诺贝尔奖。1998年以后，一系列令人信服的中微子振荡实验表明中微子具有微小的静止质量，而且轻子的味混合效应很大。这是唯一具有坚实实验证据、超越标准模型的新物理现象。携带微小质量的中微子既可以是狄拉克粒子，也可能是马约拉纳粒子，后者的反粒子即其自身。倘若中微子的确是马约拉纳粒子，则无中微子的双β衰变就能够发生，但实验上尚未观测到这类轻子数破坏的稀有过程。

2000年，美国费米实验室宣布τ中微子存在这一重大成果。

2001年，加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。最早提出建设思路的是华裔物理学家陈华生博士Herbert H. Chen（美国普林斯顿大学理论物理博士学位，加州大学欧文分校物理学家）。加拿大阿瑟·麦克唐纳获2015年诺贝尔奖。

2002年，日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。

2003年，日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。

2006年，美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。

2007年，美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。

2012年3月8日，大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中科院高能物理研究所所长王贻芳在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。该发现被认为是对物质世界基本规律的一项新的认识，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，并将有助于破解宇宙中“反物质消失之谜”。

2013年，科学家设立在南极的冰立方探测器——一台专用于监测中微子的巨型设备报告检测到两个具有异常高能量的中微子粒子，其能量接近1000TeV（1千万亿电子伏特），这比来自太阳的中微子能量高出近10亿倍。随后南极冰立方望远镜项目的科学家们进一步进行了数据分析并发现了另外26个能量高于30TeV的中微子。科学家们还需要更多的观测数据才能尝试确定这些具有异乎寻常高能量的中微子的来源，而这样做将可能需要建造一台更大的探测器。但有一点，他们初步认为这些中微子是源自太阳系之外的，而自从1987年之后人们就再也没有在实验中探测到如此遥远来源的中微子。科学家们相信这些神秘粒子携带着有关天体物理学事件，如遥远星系中伽马射线暴的信息。

2022年4月6日，意大利格兰萨索国家实验室和美国劳伦斯伯克利国家实验室同步发布无中微子双贝塔衰变国际合作实验（CUORE）对中微子奇异属性研究的最新进展。CUORE的最新结果对“中微子马约拉纳属性”给出了最严格的实验限制之一。同日，该成果在《自然》发表并配发新闻观察。

2023年3月，美国加州大学欧文分校物理学家主导的“前向搜索实验”（FASER）首次探测到粒子对撞机产生的中微子。

中微子还有大量谜团尚未解开，包括它的质量大小和起源、质量顺序、是否造成宇宙中物质与反物质的不对称等。

中微子是一类神秘的亚原子粒子，产生于多种核过程中。

太阳中微子都是电子中微子，能量最高不超过20兆电子伏。对地球而言，太阳是最近的恒星，也是最强的中微子源，在地球上的总流量为每平方厘米650亿个。恒星演化理论提出太阳中心存在持续进行的热核聚变反应。按照具体的产生过程，对太阳中微子进行了分类命名，如pp中微子、铍-7中微子、硼-8中微子等。太阳中微子可使人们直接了解太阳内核的结构和演化过程。

在宇宙大爆炸的最初一瞬间，它与光子是原初宇宙的基本构成粒子，光子占宇宙能量密度的28%，中微子则占72%；到宇宙大爆炸38万年之时，中微子在宇宙能量密度中的比例仍达10%。后来，它的份额已不到1%。但是，不要忽视这不足1%的份额，在宇宙空间中，由原子构成的物质世界也只占不到5%，其余95%以上都属于暗物质与暗能量，中微子就是暗物质的一种。

恒星演化晚期，恒星核心部分通过逐级热核反应，一直进行到合成铁，此时核燃料用尽，核反应变缓直至中止，强大的引力使原子核的中子化过程加剧，而放射出大量中微子。强大的中微子束会产生足够大的压力，将恒星外壳吹散而形成猛烈的超新星爆发，并在爆发的最初几秒钟内产生中微子暴，被吹散的外壳形成星云状的超新星遗迹，中子化的核心留下来形成中子星。这类中微子的能量基本上在几十兆电子伏量级。

宇宙中的一些高能天体可产生高能中微子，如活动星系核、宇宙距离的射线暴等。理论尚不能清楚地解释能量高到银河系的尺度容不下的宇宙线是如何产生和加速的，而把宇宙线核子加速到很高能量，必定会因、的中微子过程而产生高能中微子。能量在几百亿电子伏以上的高能中微子的源将直接与非常高能的宇宙线的源相关联。

除上述来源，中微子还在地球上的粒子加速器、原子反应堆以及放射性元素衰变中产生。

中微子是一种难以捉摸的基本粒子，分为电子型、子型和子型三种不同的类型，分别记为、和（相应的反中微子记为、和），它们和对应的带电轻子共同构成了轻子的三个家族。划分的依据是不同的来源，其中电子型中微子与反中微子来自中子，中子可以衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子，一个反中子可以衰变为一个反质子、一个正电子和一个中微子，此处的中微子与反中微子均为电子型；型中微子与反中微子来自粒子，该粒子质量是电子的207倍，可以衰变为一个电子、一个电子型反中微子和一个μ型中微子；型中微子与反中微子来自粒子，该粒子质量是电子的3500倍，它的衰变过程是先衰变为子，再演化为电子和型中微子与反中微子。

粒子物理的标准模型中，中微子被认为是没有质量的。实际中微子有质量，至少电子中微子的质量小于1电子伏。1998年日本的超级神冈实验发现中微子可以从一种类型转变成另一种类型，称为中微子振荡，间接证明了它们具有微小的质量。不过这个质量非常非常小，1998年之前还没有测出来，由于它很难探测，是人们了解最少的基本粒子，还存在大量的未解之谜。正因为如此，在其它粒子都有大量证据证明严格遵守相对论时，也有不少人怀疑中微子会不会是个特例。

为了推断中微子的质量，科学家研究放射性氚的“β衰变”—一个氚核衰变成一个电子和一个中微子。通过精确测量喷射出的电子的最大能量，可以推断出未被观测到的中微子的质量。据美国《科学》杂志网站报道，在新研究中，卡尔斯鲁厄理工学院进行卡尔斯鲁厄氚中微子（KATRIN）实验的科学家将这种经典方法发挥到了极致。他们使用一个23米长的飞船状光谱仪，以前所未有的精度测量氚核衰变发出的电子。新上限值仅基于28天的数据。KATRIN团队希望最终收集1000天的数据，并将这个极限值再降低0.1—0.2电子伏特，或证明中微子的重量比这要重。宇宙学测量已经表明，中微子的质量不能超过0.1电子伏特，但这个估计是基于几个假设。KATRIN团队认为，如果他们能更好、更直接地测量中微子质量的极限，可能会使宇宙学模型更可靠。

由于中微子是电中性的，同时还是一种轻子，因此不参与强相互作用以及电磁相互作用，而只参与引力相互作用以及弱相互作用。由于弱相互作用距离非常短，而引力相互作用在亚原子尺度下又是十分微弱的，因而中微子在穿过一般物质时不会受到太多阻碍，且难以检测。

因为中微子很少与物质相互作用，所以它们有可能探测到比最高能量伽马射线还要深的地方。从太阳探测到的中微子已经向人们展示了它中心燃烧的核火焰，而来自超新星1987A的中微子已经揭示了超新星爆炸的逐秒进展。中微子作为宇宙新“眼睛”的潜力还远未完全实现。由于超高能中微子比低能中微子具有更强的相互作用，在地面探测器中观测它们的机会更大。因此，研究人员更有可能通过对高能中微子敏感的“眼睛”看到天体物理源。即便如此，也需要巨大的探测器。这种探测器所能看到的源包括超大质量黑洞、神秘的伽马射线爆发天体以及由太阳捕获的暗物质粒子湮灭而产生的高能中微子。

中微子只参与非常微弱的弱相互作用和引力相互作用，具有最强的穿透力，能穿越地球直径那么厚的物质。在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此中微子的检测非常困难。正因为如此，在所有的基本粒子，人们对中微子了解最晚，也最少。实际上，大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（β衰变）、超新星爆发、宇宙射线等等。

中微子自旋为1/2，但是只存在左手螺旋度的中微子（即它的自旋总是与运动方向相反），不存在右手中微子。当自旋方向与运动方向相同时，即为右手螺旋的中微子。

中微子应该是电中性的，因为只有这样，电荷才能保持平衡。它对于核力来说也是中性的。像电子一样，中微子也是一种轻子。

中微子和电子的弹性散射（称为散射）在中微子探测中有十分重要的作用。散射有很强的方向关联，电子中微子与电子的散射比、中微子与电子的散射作用率高，占测到的中微子总强度的87%。中微子俘获反应在高能时也可看作类弹性散射过程，测量由此产生的高能电子或子的切伦科夫光是研究大气中微子和探测高能中微子源的主要方法。

深度非弹性散射又称中性流（NC）和电荷流（CC）反应。高能中微子轰击原子核（N）会产生深度非弹性散射。中性流作用不改变反应前后的成分，三种中微子有相同的作用概率。利用测量中子俘获能（6.25兆电子伏）可测中微子的总强度；电荷流过程只和电子中微子有关，测量出射电子的切伦科夫光和能谱，可知电子中微子的强度。

在粒子物理标准模型中，中微子以光速传播。2011年，欧洲核子研究中心宣布，与他们合作的一个意大利实验OPERA发现中微子的速度超过了光速。然而，据熟悉此项实验的消息人士透露，提前60毫微秒似乎由连接GPS接收器（用于校正中微子飞行时间）的光缆与电脑内电子卡之间出现的接触不良所致。爱因斯坦的狭义相对论认为，任何物质的速度都不可能超过光速，如果中微子的速度确实超过光速，狭义相对论便被推翻。几十年来，科学家进行了很多次实验，实验结果均支持狭义相对论。

中微子振荡是一种宏观可测的中微子量子相干效应。通过带电流弱相互作用过程所产生的一种类型的中微子束流，在空间传播适当的距离进入探测器之后，触发新的带电流弱相互作用反应，意味着它可能部分或全部转化成其他类型的中微子，这就是中微子振荡现象，即中微子在飞行过程中，从一种类型转变成另一种类型的现象，科学家用三个混合角来描述三种中微子相互转化时的振荡幅度，分别是θ12、θ23、θ13。

1968年，美国物理学家R.戴维斯在Homestake实验中首次观测到太阳中微子，并发现其通量仅约为标准太阳模型的预期值的1/3。这就是著名的太阳中微子失踪之谜，直到2002年才在SNO实验中被破解。测量结果表明，通过带电流和中性流反应率所得到的太阳中微子的通量之比的确只有约32%，另外约68%的电子型中微子已经转化成了子型和子型中微子。

1998年，日本物理学家户塚洋二注和梶田隆章领导的超级神冈实验成功探测到大气μ子型中微子及其反粒子的振荡效应，并因此确定了中微子混合角θ23的大小。超级神冈探测器是一个装有5万吨纯净水和上万个光电倍增管的大型地下装置，可以探测来自大气层的电子型或子型中微子与水中的原子核发生带电流弱相互作用所产生的电子或子，后者发出的切伦科夫辐射光信号使得鉴别这两种类型的大气中微子成为可能。结果表明，从下方经过地球进入探测器的子型中微子数目仅约为预期值的1/2，另外约1/2转化成了不容易探测的子型中微子。

日本的K2K实验和美国的MINOS实验都是基于加速器的型中微子振荡实验，它们对验证大气中微子振荡的实验结果起了重要作用。但最重要的加速器中微子振荡实验是日本的T2K实验，T2K首次观测到“出现”型的中微子振荡现象，精确测量了“消失”型的振荡。后来，西欧的OPERA加速器中微子振荡实验也观测到了“出现”型的振荡现象。

2012年中国的大亚湾合作组发现了短基线（约2千米）反应堆→振荡，并因此测定了最小的中微子混合角θ13，其数值结果为013≈8.8。

1957年李-杨发现的弱相互作用宇称（镜像对称性）最大化破缺揭示了中微子的手征性，即中微子总是左旋的，而反中微子总是右旋的，在中微子质量为零的标准模型下，左右手不能互相转变。因此即使中微子是自己的反粒子，中的虚湮灭过程由于手征的不匹配而不能发生。即如果中微子质量为零的话，无中微子双贝塔衰变无论中微子是狄拉克还是马约拉纳都不可能发生，更不能作为区分两者的判据。

反中微子是不带电的，既不直接参与强相互作用，也不直接参与电磁相互作用，很难被观察到。2004年，日本的KamLAND合作组在记录核反应堆产生的反中微子时，公布了电子反中微子再现的证据，这是反中微子振荡的迹象。

中微子的发现绕不开一个非常重要的过程：β衰变。中子衰变成质子、电子和反电子中微子的过程，即β衰变过程。

20世纪90年代，物理学家基本确定了基本粒子家族的成员，包括轻子（如电子、中微子、μ子等）和夸克，以及能够传递作用力的信使粒子（如传递电磁力的光子、传递强力的胶子等），这便是“标准模型”（Standard Model）。并且中微子有对应的反粒子，称为反中微子

戴维斯是太阳中微子测量的先驱者，他的氯实验将一个盛有615吨四氯乙烯液体的大容器，放在美国胡姆斯塔克1500米深的矿井中进行的，平均每2.17天才能产生一个37氩（Ar）原子，可测铍-7中微子和硼-8中微子。戴维斯从约1030个氯原子分离出1个氩原子并对其计数，1968年报道第一批数据时提出了太阳中微子缺失的问题，以后用30年的时间共探测到2200个中微子，得到的太阳中微子流量是标准太阳模型（SSM）计算值的1/3。1990年开始的镓实验中，俄罗斯的科学家用了60吨镓，意大利的科学家用了30吨氯化镓，同时测量氩和锗可探测pp中微子、铍-7中微子和硼-8中微子。得到的太阳中微子通量是0.55SSM。日本的神冈（KAMI）和超级神冈实验（SK）直接测到了从太阳方向上来的中微子，证实了太阳中微子的存在和热核反应理论，测到的通量为0.465SSM。

太阳中微子天文学研究方向是：精确测量pp中微子、铍-7中微子，以及用一个实验的结果代替用多个实验组合的结果的方式来获得结论。

从1987年2月23日格林尼治时间凌晨7时35分35.2秒开始，超级神冈和美国的IMB实验同时探测到来自超新星1987A的中微子暴，SK在12秒内共探测到12个中微子，包括第一秒内6个，第二秒内3个。两个半小时后，天文学家在南天观测到超新星的可见光爆发，来自距离17万光年的大麦哲伦云，明亮到用肉眼可以看到。有11个中微子的能量在20兆电子伏以下，估计在爆发源处的最初几秒钟内有1058个中微子产生，总的能量释放3x1046焦，几千倍于太阳在它整个生命期总的能量释放，可见光部分只占中微子能量的1‰。超新星1987A是第一个观测到的太阳系外的中微子源，所以也有的天文学家把这一观测作为中微子天文学的开端。

测量高能中微子源，集中于1012~1015电子伏能区，IceCube已探测到数十个能量在1012~1015电子伏的高能中微子。对于1017~1020电子伏的极高能中微子，虽不能穿透地球，但可测量出是由于电荷和中性流作用产生的次级子和子。高能中微子源和中微子暴源已经成为中微子天文学的研究重点之一。

中微子与普通物质的相互作用很弱，即能量交换非常少，所以探测器一定要做得特别大，才有可能得到足够多的样本，才能探测这些难以捕捉的“幽灵粒子”。为了隔绝宇宙射线及其他可能的背景干扰，中微子的探测仪器时常设立在地底下。例如，俄罗斯科学家就将深水中微子探测器沉入世界上最大的淡水湖——贝加尔湖的深处。

2012年，德国科学家领导的国际科研团队报告称，位于南极冰层下的中微子探测器“冰立方”（Ice Cube）发现了超高能中微子。“冰立方”这个巨大的望远镜建在南极深达2.44公里的冰原下，1立方千米的空间里埋有5160个光学传感器，整个项目耗资2.79亿美元。2013年11月21日，多国研究人员在美国《科学》杂志上说，他们利用埋在南极冰下的粒子探测器，首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

2021年3月，俄罗斯在贝加尔湖中启用北半球最大的深水中微子望远镜“Baikal-GVD”。用于记录来自天体的超高能中微子流，研究地球物理学、水文学和淡水生物学现象，探索宇宙的产生和进化过程。

“Baikal-GVD”由捷克、德国、波兰、俄罗斯、斯洛伐克科学家合作，于2015年开始建造。该浮动天文台由数百个玻璃和不锈钢制成的球形模块组成，单个模块为1立方米大小，这些模块通过一组电缆相连，占用的体积为500立方米。俄罗斯联合核子研究所研究员诺莫夫称，“Baikal-GVD”是北半球最大的中微子探测器，而地球上容积最大的淡水湖——贝加尔湖是放置该实验装置的理想地，其淡水和水的透明度很重要，而且每年有两个半月的冰覆盖期也很重要。

“超级神冈”中微子探测器建在神冈的一座山下方。探测器大概在隧道2000米深处的左边。超级神冈探测器主要部分是一个高41.4米、直径39.3米的不锈钢圆柱形的容器，盛有5万吨100%的超纯水，光是填满就要两周时间。水箱容量被分成由一个直径为33.8米（111英尺）和高度为36.2米（119英尺）的不锈钢上层结构的内部探测器（ID）区，和包括其余结构的外部探测器（OD）区。容器的内壁上安装有11200个光电倍增管，用于探测高速中微子在水中通过时产生的切连科夫辐射。

中国海铃望远镜项目于2022年底启动，预计在2030年前后建成。它选址在中国海域靠近赤道一个深约3.5公里的深海平原，直径约4公里、占地约12平方公里，由1200根线缆组成，设计寿命20年。根据设计，这些线缆像巨型海藻一样垂直地锚定于海床上，每根长约700米，互相间距70米至110米。每根线缆搭载约20个光学探测球舱，静待高能中微子的到来。

2003年，中国科学院高能物理研究所科研人员提出设想—利用中国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子，来寻找中微子的第三种振荡模式。2007年，大亚湾反应堆中微子实验站动工建设。它的主体由地面控制室和地下5个实验室组成。地面距地下实验室的垂直距离最深可达320米。2011年年底，大亚湾反应堆中微子实验提前以6个探测器开始运行。2012年3月8日，时任中国科学院高能物理研究所所长的王贻芳宣布：大亚湾反应堆中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。该发现是对自然界最基本的物理参数的测量，被认为是对物质世界基本规律的新认识。此后，大亚湾反应堆中微子实验继续高质量运行，中微子振荡振幅的测量精度从2012年的20%提高到了2.8%。

2013年立项、2015年开工建设的江门中微子实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标，同时进行超新星中微子、地球中微子、太阳中微子、大气中微子、质子衰变等多项重大前沿交叉研究。江门中微子实验的核心探测设备是一个位于地下700米的液体闪烁体探测器，探测器放置在地下实验大厅内一个44米深的池子中央，直径41.1米的不锈钢网壳是探测器的主支撑结构，能够承载直径35.4米的有机玻璃球、2万吨液体闪烁体、2万个20英寸光电倍增管、2.5万个3英寸光电倍增管、电缆、防磁线圈、隔光板等大量探测器部件。2024年11月20日，江门中微子实验探测器主体建成。

在粒子物理学上，对中微子信号的测量能够获取这些基本粒子的性质，对超越粒子物理标准模型的新物理的探索给出非常有价值的信息。在宇宙学和天体物理研究上，由于中微子的强穿透性，地球上可以探测到来自遥远星体和宇宙大爆炸初期产生的中微子，可以将几万光年以外星体的信息带到地球，也可以将太阳内部的信息传递给人类，通过分析可以得到太阳、超新星等天体乃至整个宇宙的内部结构和演化的物理规律。在地球科学上，由于中微子与物质相互作用的截面会随着中微子能量的提高而增大，利用高能加速器产生能量较高的中微子束定向照射地层，与地层物质的相互作用会产生局部震动，能够实现对深层地层的扫描和勘探。此外，地球内部的放射性元素衰变会产生中微子，通过探测来自地球的中微子信号可以获取地球内部放射性元素的分布和数量，进而获知地球内部结构的精确数据和演化规律。

中微子的产生和探测技术可能会有重要的军事应用。1988年，美国著名的贾森（JASON）国防顾问团就曾经对中微子产生和探测的军事应用价值进行了全面研究和评估，并给美国军方提供了详细的研究报告。随着中微子产生和探测技术的快速发展以及对中微子物理性质理解的深入，人们开始关注中微子的军事应用研究。主要研究方向为：

核反应会产生中微子，中微子可以轻易穿透各种障碍物。通过中微子信号的探测可以发展中微子雷达，实现对深海核潜艇和地下掩体核设施的探测和定位，以弥补电磁波雷达以及声纳在这些场景中的缺陷。有科学家研究通过探测中微子信号的强度来甄别核燃料浓缩的级别。如果是武器级核燃料，发出中微子的信号就可能更加强烈。因此，该方法对发现大规模杀伤性武器非常有帮助。

从1970年起，美国就有物理学家研究以中微子作为载体的通信技术，认为中微子可以胜任全球点对点无线直联、恒星际或星系团之间以及地面和深海之间电磁波难以完成的通信任务。军事上对地面和深海之间的有效通信存在现实的需求：破除核潜艇的通信制约，提高核潜艇通信效率。中微子能够轻易穿透海水，以中微子作信息传播的载体可以高效地实现地面和潜艇之间的通信自由，能极大提升潜艇的战斗力。

中微子武器主要用于销毁敌人的核武库。利用高能加速器产生高能中微子束定向照射核材料，可以将核材料点燃和销毁。2003年，日本的高能物理学家提出通过制备能量高达一千万亿电子伏的中微子束流，并将它射向地球上任何一个地方的核武库，就可摧毁或引爆核弹头，从而达到阻碍各国发展核武器，实现核裁军的目的。这种假想的中微子武器采用的基本原理是中微子的弱相互作用性质：一方面，中微子可以轻易穿越地球屏障，并穿透核武库的所有保护层；另一方面，超高能量的中微子束流在传播过程中与周围的物质发生相对较强的相互作用，沿途产生大量强子。这些高能强子打到核弹头内的钚或铀元素后会触发核裂变反应，起到点燃核弹头的作用，从而使之熔化、蒸发或爆炸。