NOvA — эксперимент по изучению осцилляций нейтрино. Начал работу в 2014 году.
 Как теперь известно, нейтрино с определённым лептонным числом (
  
    
      
        
          ν
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{e}}
  
, 
  
    
      
        
          ν
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\mu }}
  
, и 
  
    
      
        
          ν
          
            τ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\tau }}
  
) не совпадают с состояниями с определённой массой (
  
    
      
        
          ν
          
            1
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{1}}
  
, 
  
    
      
        
          ν
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{2}}
  
 и 
  
    
      
        
          ν
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{3}}
  
), а являются их суперпозицией:
 
  
    
      
        
          
            (
            
              
                
                  
                    ν
                    
                      e
                    
                  
                
              
              
                
                  
                    ν
                    
                      μ
                    
                  
                
              
              
                
                  
                    ν
                    
                      τ
                    
                  
                
              
            
            )
          
        
        =
        U
        
          
            (
            
              
                
                  
                    ν
                    
                      1
                    
                  
                
              
              
                
                  
                    ν
                    
                      2
                    
                  
                
              
              
                
                  
                    ν
                    
                      3
                    
                  
                
              
            
            )
          
        
      
    
    {\displaystyle {\begin{pmatrix}\nu _{e}\\\nu _{\mu }\\\nu _{\tau }\end{pmatrix}}=U{\begin{pmatrix}\nu _{1}\\\nu _{2}\\\nu _{3}\end{pmatrix}}}
  

 где 
  
    
      
        U
      
    
    {\displaystyle U}
  
 — унитарная матрица 3 х 3.
Если массы состояний 
  
    
      
        
          ν
          
            1
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{1}}
  
, 
  
    
      
        
          ν
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{2}}
  
 и 
  
    
      
        
          ν
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{3}}
  
 различны (
  
    
      
        
          m
          
            1
          
        
        ≠
        
          m
          
            2
          
        
        ≠
        
          m
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle m_{1}\neq m_{2}\neq m_{3}}
  
), то нейтрино 
  
    
      
        
          ν
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{e}}
  
, 
  
    
      
        
          ν
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\mu }}
  
, и 
  
    
      
        
          ν
          
            τ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\tau }}
  
, которые рождаются, например, в ядерных реакциях, не являются стационарными состояниями, а, будучи предоставлены сами себе, с течением времени превращаются друг в друга и обратно. Это явление, с математической точки зрения, аналогично биениям в системе связанных маятников и известно как осцилляции нейтрино.
 Матрица преобразования 
  
    
      
        U
      
    
    {\displaystyle U}
  
 зависит, в общем случае, от четырёх параметров: трех углов Эйлера 
  
    
      
        
          θ
          
            i
            j
          
        
      
    
    {\displaystyle \theta _{ij}}
  
 и фазы 
  
    
      
        δ
      
    
    {\displaystyle \delta }
  
:
 
  
    
      
        U
        =
        
          
            (
            
              
                
                  1
                
                
                  0
                
                
                  0
                
              
              
                
                  0
                
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      23
                    
                  
                
                
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      23
                    
                  
                
              
              
                
                  0
                
                
                  −
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      23
                    
                  
                
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      23
                    
                  
                
              
            
            )
          
        
        
          
            (
            
              
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      13
                    
                  
                
                
                  0
                
                
                  
                    e
                    
                      −
                      i
                      δ
                    
                  
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      13
                    
                  
                
              
              
                
                  0
                
                
                  1
                
                
                  0
                
              
              
                
                  −
                  
                    e
                    
                      i
                      δ
                    
                  
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      13
                    
                  
                
                
                  0
                
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      13
                    
                  
                
              
            
            )
          
        
        
          
            (
            
              
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      12
                    
                  
                
                
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      12
                    
                  
                
                
                  0
                
              
              
                
                  −
                  sin
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      12
                    
                  
                
                
                  cos
                  ⁡
                  
                    θ
                    
                      12
                    
                  
                
                
                  0
                
              
              
                
                  0
                
                
                  0
                
                
                  1
                
              
            
            )
          
        
      
    
    {\displaystyle U={\begin{pmatrix}1&0&0\\0&\cos \theta _{23}&\sin \theta _{23}\\0&-\sin \theta _{23}&\cos \theta _{23}\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}\cos \theta _{13}&0&e^{-i\delta }\sin \theta _{13}\\0&1&0\\-e^{i\delta }\sin \theta _{13}&0&\cos \theta _{13}\\\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}\cos \theta _{12}&\sin \theta _{12}&0\\-\sin \theta _{12}&\cos \theta _{12}&0\\0&0&1\end{pmatrix}}}
  

 Неравенство фазы 
  
    
      
        δ
      
    
    {\displaystyle \delta }
  
 нулю или 
  
    
      
        π
      
    
    {\displaystyle \pi }
  
 означает нарушение CP-инвариантности. Аналогичный параметр в матрице смешивания кварков отвечает за нарушение CP-чётности в распадах K-мезонов.
 Величины 
  
    
      
        Δ
        
          m
          
            12
          
          
            2
          
        
        =
        
          m
          
            1
          
          
            2
          
        
        −
        
          m
          
            2
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta m_{12}^{2}=m_{1}^{2}-m_{2}^{2}}
  
 и 
  
    
      
        
          θ
          
            12
          
        
      
    
    {\displaystyle \theta _{12}}
  
 измерены в экспериментах с электронными нейтрино: солнечными и реакторными.
 Целью эксперимента NOvA является измерение величин 
  
    
      
        δ
      
    
    {\displaystyle \delta }
  
, 
  
    
      
        
          θ
          
            23
          
        
      
    
    {\displaystyle \theta _{23}}
  
 и 
  
    
      
        Δ
        
          m
          
            23
          
          
            2
          
        
        =
        
          m
          
            3
          
          
            2
          
        
        −
        
          m
          
            2
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta m_{23}^{2}=m_{3}^{2}-m_{2}^{2}}
  
.
Для этого наблюдаются «исчезновения» мюонного нейтрино (
  
    
      
        
          ν
          
            μ
          
        
        →
        
          ν
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\mu }\to \nu _{\mu }}
  
) и превращения его в электронное (
  
    
      
        
          ν
          
            μ
          
        
        →
        
          ν
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\mu }\to \nu _{e}}
  
), и аналогичные процессы с участием антинейтрино — 
  
    
      
        
          
            
              
                ν
                ~
              
            
          
          
            μ
          
        
        →
        
          
            
              
                ν
                ~
              
            
          
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle {\tilde {\nu }}_{\mu }\to {\tilde {\nu }}_{\mu }}
  
, 
  
    
      
        
          
            
              
                ν
                ~
              
            
          
          
            μ
          
        
        →
        
          
            
              
                ν
                ~
              
            
          
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle {\tilde {\nu }}_{\mu }\to {\tilde {\nu }}_{e}}
  
.
 В эксперименте используется пучок мюонных нейтрино NuMI, создаваемый ускорителем в Fermilab, и два детектора: ближний на расстоянии 1 км от источника нейтрино и дальний на расстоянии 810 км, в штате Миннесота.
 Нейтринный пучок создаётся так: протоны, ускоренные до энергии 120 ГэВ, падают на графитовую мишень; при этом, среди прочего, рождаются пионы и каоны. Они фокусируются при помощи магнитного поля специальной конфигурации, а при их распаде возникают нейтрино (антинейтрино), в основном — мюонные.
Как сообщают экспериментаторы, это самый мощный нейтринный пучок в мире на данный момент (2018 год).
 Дальний детектор весом 14 000 т имеет размеры 15 х 15 х 60 м. Ближний детектор весит 300 т и имеет размеры 4 х 4 х 15 м. Устройство обоих детекторов одинаково — они состоят из поливинилхлоридных ячеек, заполненных жидким сцинтиллятором, а световые импульсы от них собираются специальным оптоволокном. Ближний детектор находится под землёй на глубине 100 м, а дальний — на поверхности.
 Из-за осцилляций состав частиц, зарегистрированных дальним детектором, должен отличаться от состава первоначального пучка: мюонных нейтрино становится меньше, и появляются электронные нейтрино, которых в нём не было.
 С февраля 2014 по февраль 2017 года эксперимент проводился с нейтринным, с февраля 2017 года по настоящее время — с антинейтринным пучком. За это время накоплена статистика, соответствующая 8.85·1020 столкновениям протонов с мишенью в первом и 6.91·1020 во втором режиме (поскольку непосредственно измерить интенсивность нейтринного пучка невозможно, её оценивают косвенно по количеству протонов в первичном пучке).
 За это время (с учётом отбора событий по разнообразным критериям, подробно описанным в оригинальных статьях) в дальнем детекторе зарегистрировано:
 Совместный анализ данных нейтринного и антинейтринного режимов указывает на прямую иерархию масс (
  
    
      
        
          m
          
            3
          
        
        >
        
          m
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle m_{3}>m_{2}}
  
) на уровне достоверности 
  
    
      
        1.8
        σ
      
    
    {\displaystyle 1.8\sigma }
  
, наиболее вероятные значения фазы 
  
    
      
        δ
        =
        0.17
        π
      
    
    {\displaystyle \delta =0.17\pi }
  
, угла смешивания 
  
    
      
        
          sin
          
            2
          
        
        ⁡
        
          θ
          
            23
          
        
        =
        0.58
      
    
    {\displaystyle \sin ^{2}\theta _{23}=0.58}
  
 и разности масс 
  
    
      
        Δ
        
          m
          
            23
          
          
            2
          
        
        =
        2.51
        ⋅
        
          10
          
            −
            3
          
        
        
          
            эВ
          
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle \Delta m_{23}^{2}=2.51\cdot 10^{-3}{\text{эВ}}^{2}}
  
.