2012年3月8日，大亚湾反应堆中微子实验在北京高能所宣布，以5.2倍标准偏差的置信度，发现了一种新的中微子振荡，其振幅为9.2%。发布会上就有记者提出，以前已有实验给出了测量结果，这应该不算是新发现吧？后来也有人提出，有三代中微子混合，理论上一定存在theta13，因此只能说是测量出了数字，不能称之为发现。为此，我们曾向上汇报了一个书面材料，说明大亚湾结果毫无疑问可以称为“发现”，不存在学术争论的空间。不料前天我两次在不同场合被问到这个问题。在一个答辩上，整整六分钟的提问时间，都纠缠在这个表达方式是否正确的问题上。

一）国际同行的看法（仅摘选部分代表性文章）

1）美国物理学会在其会刊《物理》上，为大亚湾论文（Phys. Rev. Lett. 108, 171803 (2012)，以下简称大亚湾论文）配发观点文章（Physics 5, 47 (2012)，参见 http://physics.aps.org/articles/v5/47），由法国Double Chooz实验（大亚湾的竞争对手）成员、MIT的Janet Conrad教授撰写，标题为：The Daya Bay Collaboration in China has discovered an unexpectedly large neutrino oscillation。

2）欧洲物理学会的网站新闻“亚洲实验解开中微子振荡谜团”（标题原文：Asian experiments unlock neutrino oscillation mystery），文中说“The discovery of a non-zero theta13 at approximately 9 degree ……completes our picture of neutrino mixing.”参见 http://www.epsnews.eu/tag/daya-bay/

3）ScienceDaily 网站新闻的标题为“大亚湾：发现一种新的中微子转换”。标题原文：Daya Bay:Discovery of New Kind of Neutrino Transformation，参见 http://www.sciencedaily.com/releases/2012/03/120308071054.htm

4）论文Vernon Barger et al. Phys.Rev.Lett.109 (2012) 091801, 论文摘要里称“The recent discovery by the Daya-Bay and RENO experiments, that theta_{13} is nonzero and relatively large, significantly impacts existing experiments and the planning of future  facilities. ” Vernon Barger是威斯康星大学的讲席教授。

5）费米实验室的MINERvA 实验合作组论文Phys.Rev.Lett.111, 022501 (2013)，正文第一句为：The recent discovery that the neutrino mixing angle theta_13 ~ 9° [1-5] makes measuring the hierarchy of neutrino masses and CP violation possible in precision neutrino oscillation experiments.

6）论文 P. Coloma, P. Huber, J. Kopp, W. Winter, Phys.Rev.D87, 033004 (2013)正文第一句：The story of large theta-13 has unfolded in fast succession from first hints in global fits [1-4], via direct indications from T2K[5], MINOS[6] and Double Chooz [7] to a discovery by Daya Bay[8], which was soon confirmed by RENO[9]。作者为来自弗吉利亚理工、费米实验室、德国马普研究所的一组著名中微子理论家。

7）论文 Mu-Chun Chen et al., JHEP 1302 (2013) 021, 正文第一句为“With the independent discoveries of a nonzero theta-13 from the Daya Bay [1] and RENO [2]collaborations, and the supporting hints from the T2K [3], MINOS[4], and Double Chooz[5] experiments, we now possess the first complete experimental picture of the Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata(PMNS) mixing matrix." 作者Mu-Chun Chen是UC Irvine的知名中微子理论家。

二）大亚湾结果与以前测量结果的关系

在大亚湾论文公布以前，日本T2K实验发表了论文（Phys.Rev.Lett.107,041801(2011)），表明测量到了6个电子中微子事例，本底为1.5个，说明theta13不为零，信号显著度为2.5倍标准偏差。受T2K启发，美国MINOS实验做了类似分析，得到类似结果，信号显著度为1.7倍标准偏差。其后，法国DoubleChooz实验也发表了一个1.7倍标准偏差的结果。

在粒子物理实验中，3倍标准偏差以下称为迹象(hint,indication)，3倍以上称为证据(evidence)，5倍以上称为发现(discovery)。因此，T2K论文的题目为“Indication of Electron Neutrino Appearance ……”，Double Chooz论文的题目为“Indication of Reactor nu_e_bar Disappearance in the Double Chooz Experiment"。如果他们的论文题目中出现了Evidence, Discovery, Measurement, Observation等字样，PRL的编辑是要拒稿的。

之所以这样规定，是因为从以往经验看，低于3倍标准偏差的结果最终被证明不对的概率很大。例子不胜枚举。最近的一次是美国费米实验室的MINOS实验2011年发现正反中微子振荡不同，可能存在CPT对称性破坏（Phys.Rev. Lett. 107, 021801 (2011)），信号显著度为2.3倍标准偏差。2013年在获取更大数据量后自己否定了。

在上面（一）6、7中的两组理论家对各实验的评价是代表性的，即唯象学的global fit、T2K、MINOS、Double Chooz实验结果为“迹象”，大亚湾结果才算是“发现”。事实上，迟至2013年7月19日，T2K实验才发布新闻，最终确定“发现”了电子中微子出现现象（等价于theta13非零），参见
（http://www.interactions.org/cms/?pid=1033083）

三）测量结果的中心值

T2K与Double Chooz首次结果的中心值与大亚湾结果相仿，被一些人认为是“不算发现”的证据。下图列出了2011至2013年关于theta13测量的全部实验结果。可以看出T2K（蓝框中的数据点）与大亚湾结果偏差较大，Double Chooz（红框中的数据点）首次结果与大亚湾相近纯属巧合，增加统计量后，结果反而与大亚湾相差更大。

大亚湾实验三篇论文给出的中心值分别为0.092, 0.089, 0.090。结果相当稳定，世界平均值也基本上由大亚湾测量结果主导。T2K实验是长基线加速器实验，除实验误差外，未知的质量顺序和CP破坏相角对测量结果也有很大影响。假定CP为零，正质量顺序下T2K首次结果为0.04，反质量顺序下与大亚湾相近。最新的结果则分别为0.15和0.18，远远大于大亚湾结果。Double Chooz结果则在0.04与0.20之间波动。下图中的测量数据分布是基本符合统计规律的，即围绕真值在一倍标准偏差尺度上波动。如果误差很大而中心值一样，反而不符合统计规律，一般说明数据有假或有错。

四）理论与实验的关系

大亚湾实验发现了一种新的振荡模式。假定只存在三代中微子混合，该振荡的测量结果与theta13对应。有人说，理论上已有预言存在theta13，这就不能叫“发现”，只能叫“证实（confirmation）”。

事实上，虽然集大成者常常是理论家，但物理学本质上是实验科学。新的实验事实都可以称作“发现”，与是否先有理论预言没有关系。例如，粒子物理的弱电统一理论预言了W±和Z0的存在，它的实验结果仍叫“发现”，实验和加速器的负责人被授予了诺贝尔奖。希格斯粒子早有预言，人们花了30多年的时间来寻找它，最后是被“发现”了。

即便在三代中微子混合的框架内，有很多人预言了theta13，但其预言值从0到实验给出的上限，几乎没有预言价值。大亚湾的实验结果最后排除了绝大部分模型。何况，还有一些理论预言存在某些对称性，使theta13为零。因此，实验上确立theta13不为零具有重要意义，称为“发现”毫不为过。

五）大亚湾论文的题目为什么没有“发现”这个词

   大亚湾论文的题目“Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay”是经过深思熟虑的。首先不能出现theta13，因为这是理论模型相关的。即使将来三代中微子混合的理论改进了，论文也要能站得住脚。没有叫Discovery of a new neutrino oscillation，是因为语义含糊，而且KamLAND实验已通过反应堆中微子实验发现了另一种与theta12相关的反应堆中微子振荡。对实验家来说，Measurement、Observation具有确定性的含义，其确定性与Discovery是一样的。

六）结语

   从我们的国际交往，以及上面引用的实验家与理论家的表述中可以看出来，称大亚湾实验结果为“发现”，在国际同行中是不存在争论的。

由于基础研究的公开性，科学前沿的竞争往往非常激烈，能够干干净净“完胜”竞争对手的情况极少。象大亚湾实验这样比较干净的已属少数。最近几年我国在细分领域取得了一些世界级的成果，科研实力的增长非常显著，相信未来会有更多，其中有一些可能会不那么容易说清楚。希望我国科学界能相互支持，推动中国科研成果在世界上的影响力。