中微子质量之谜

中微子有无质量,苏、美科学家的实验结果不一致.为什么? 两年多以前,莫斯科的实验小组宣布中微子的质量至少不低于20eV.他们的结论得到爱沙尼亚科学院塔林实验小组的工作结果的支持[1].氚核(由一个质子和两个中子组成)β衰变为氦-3核(由两个质子和一个中子组成),当一个中子变为质子时,将释放出电子和中微子.莫斯科小组测量电子的能谱,从所得电子能量的极大值计算出中微子能量的极小值.从而得出中微子的质量;而塔林小组是用极灵敏的技术测量氚和氦-3质量之差,这一差值乃是中微子和电子在β衰变过程中所带走的总质量-能量.两个小组的实验结果…     

双中微子双β衰变已观察到;无中微子衰变正在寻找

许多有偶数质子和中子的原子核可能经历双β衰变,发射出两个电子和两个中微子.但这一过程的半衰变太长,过去只能靠地质材料中测衰变的次生核的丰度定出.现在加州大学的Elliott等人已在其实验室中观察到了硒82的双β衰变,并定出半衰期为1.1-03+08×1020年.这一数值比以前实验室中能测出的最长时间还大几个量级.这一测量还为无中微子双β衰变的观测创造了可能性.这种无中微子衰变事例有可能定出中微子质量. 他们的实验装置是时间投影室或“增强漂移室”.把14克97%浓缩的硒82样品放在两层聚脂薄膜片之间,再放到漂移室的中心平面处.室内充以氦…     

无中微子双贝塔衰变：寻找马约拉纳中微子之路

无中微子双贝塔衰变是目前粒子物理与核物理学家积极寻找的一种极其稀有的原子核衰变模式。它的发现将验证中微子是否是其本身的反粒子,也就是通常指的马约拉纳费米子。同时这一物理过程破坏轻子数守恒,也可以为宇宙初期的正反物质不对称性提供重要的条件。鉴于其极重要的物理意义,国际上多个实验组利用不同的探测器技术,在多种不同的目标同位素中寻找这一突破粒子物理标准模型的稀有衰变。目前主流实验还未发现确定的无中微子双贝塔衰变信号,但对其半衰期的限制已经达到了1026年量级。国内近期也开展了一系列预研实验,期望在未来几年内可以确定一到两个切实可行的实验方案,开展吨级实验。     

揭开中微子和反中微子的马约拉纳神秘面纱——无中微子双贝塔衰变低温晶体量热器实验

中微子可能的马约拉纳粒子属性超出了目前标准模型的范畴,是粒子物理与核物理研究领域最重要的科学问题之一。无中微子双贝塔衰变(0vββ)实验是能够确定中微子马约拉纳属性的唯一途径。0vββ的发现可以揭示中微子绝对质量、轻子数破缺、物质—反物质不对称等一系列自然奥秘,是当今粒子物理与核物理研究的前沿课题。在探索无中微子双贝塔衰变的可选择实验方案中,低温晶体量热器具有高能量分辨率、高运行稳定性和低辐射本底的技术优势,成为新一代0vββ实验最具竞争力的探测器技术之一。文章首先介绍无中微子双贝塔衰变的研究历史,之后介绍低温晶体量热器及其最先进的代表——CUORE实验,最后展望关于我国锦屏地下实验室开展低温晶体量热器0vββ实验研究的前景。     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.我们知道,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

中子的寿命

引言当Chadwick 和Goldhaber 首次精确测定了中子的质量的时候就预言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子(Chadwick 和Goldhaber 1935)。这一衰变过程最早由Snell 和Miller 探测到。他们从强中子束中观察到了受电场吸引的正离子。后来他们证实,正离子的产生率恰好对应着半衰期为10—30分钟的中子β衰变(Snell和Miller 1948,Snell 等人1950)。     

地下粒子物理与天体物理实验

８０年代以来在地下进行了研究质子衰变、寻找磁单极子、研究无中微子双β衰变及寻找暗物质等实验，得到的都是负结果；但记录到ＳＮ１９８７Ａ中微子暴事例。太阳中微子的探测实验也有很大的进展。     

μ子俘获测量支持量子色动力学预言

瑞士Paul Scherrer研究所的MuCap合作组首次精确测量了质子俘获μ子的速率。这一过程可以看作是β衰变的逆过程，产生一个中子和一个中微子。研究组还确定了影响μ子俘获速率的无量纲因子，结果与理论预言值符合得很好。     

质子放射性和质子衰变

“质子衰变”一词,可以有两个意思:其一,如同α衰变、β衰变,指原子核在衰变过程中释放出α粒子、β粒子,质子衰变,即指放射出质子;其二,指质子本身可能不稳定,要衰变为其它的粒子.为了区分两者,现巳把前一种现象称之为质子放射性,后一种称为质子衰变.无论对那一种现象的研究,在近年来都取得了很大的进展.1.质子放射性 在稳定的原子核中,中子数和质子数有一定比例。当原子核内的中子数少到一定程度时(缺中子核素),从原子核的结合能的变化规律可以知道,原子核能够以释放质子来达到稳定[1].但是,在1982年之前,在实验中只找到一个从原子核同质…     

在地球物质中寻找超重元素

一、超重元素存在的理论预言 到目前为止,已经发现的元素有 107种,核素有1900多种.如果我们以原子核内的中子数N为横坐标。质子数Z为纵坐标,把所有稳定的与放射性的核素标在核素图上,便可以看出,自然界中已知的稳定原子核聚集在中子数接近质子数成一定比例的范围之内,称为稳定带、稳定半岛(见图1).那些中子数或质子数远离稳定带的原子核会发生β衰变(放出正或负电子与中微子)和α衰变;近年来又发现有质子发射;或者俘获电子等转变达到稳定带. 原子序数超过84的重元素都是不稳定的.它们自发地进行α衰变、β衰变或自发裂变等.一般地讲.愈重的…     

中子寿命的实验测定

一九三五年,当恰德威克(J.Chadwick)和哥德哈贝(M.Goldhaber)精确地测定了中子的质量后发现,中子的质量大于质子质量与电子质量之和,他们断言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子。到一九四八年,当人们可以从反应堆中得到高通量中子束的时候,美国橡树岭国家实验室的石纳尔(A H.Snell)等人首先由实验验证了自由中子的β衰变。从那时起,三十多年来,许多国家的核科学家们一直在为精确测定中子寿命而努力。为什么核科学家们对中子寿命如此感兴趣呢?主要有两方面的原因。第一,对天体物理学来说,     

短寿命中子解决了氦丰度问题

几十年来,物理学家们就已明确知道,在原子核内的中子是稳定的,但单独存在的中子则要衰变为质子、电子和反中微子.然而,(1)由于中子衰变的半衰期比较长,实验用的中子束中只有很小一部分中子衰变了,而在测量中往往又容易遗漏掉一些衰变的中子;(2)物理工作者是用对所产生电子的计数来发现中子衰变数的,但由于这些电子具有很宽的能量范围,在实验中,极易漏数了能量上、下限附近的电子.这就使中子显得比实际情况更为稳定,导致得出较长的半衰期.1950年左右,所获得的第一个中子半衰期为 12.5 min.此后,实验逐步改进,目前公认的自由中子半衰期为10.4 …     

中国科学院物理研究所2008年度人才招聘启事

在以质子数和中子数为坐标画出的核素图中,分布着100多种元素的几千种同位素．除少量核素是稳定的以外,其他核素大都有可以测量的半衰期,衰变模式为发射α,β粒子或自发裂变．换句话说,这些核素的基态不会自发地发射质子或中子．核素图的边界分别叫质子滴线和中子滴线,滴线以外的核对质子或中子衰变是不稳定的．     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

一种新的天然放射性

罗马尼亚布加勒斯特物理和核工程研究所的D.B.Ion等人在1986年第171卷第2期Annals　of Physics上发表了一篇题为“一种新的天然放射性:π介子的自发发射”的文章.文章说: “近几年来,有关基态核的质子放射性,β延迟的双质子衰变,β延迟的氚衰变、碳-14放射性和氖放射性的报道已经相当多了.然而,这些放射性实际上属于两种类型:(1)基本粒子的自发发射,如r射线、电子、正电子、质子和中子.(2)自发发射核子集团,如α射线,C,Ne,β延迟的双质子衰变,β延迟的双中子衰变,通常也包括从对称的自发裂变到极不对称的自发变裂”. “核的。介子放射性,…     

对缺中子核(A<70)质子衰变的预言

在质量区A<70范围内,对远离β稳定线的缺中子核质子衰变的可能性进行了理论预言,计算基于Kelson-Garvey核力电荷对称质量关系和同位旋相似态质量公式,给出了预言的核素图,将预言计算与实验结果进行了比较,对绝大多数已发现的核,质子能量在300keV以内符合得很好.计算同时指出双质子、三质子衰变的可能性,并给出了目标核.     

关于中微子质量的新观念

1.引言 1930年,泡利(Pauli)为了解释衰变过程中的“能量失踪”现象,最先假设存在着一种中性粒子──中微子(neutrino).衰变是原子核领域中的一个普遍现象.按照泡利的假设,实际上氚核的衰变过程是: H3—→He3 e- v。其中v.是一个反中微子.以这个假设为基础,就容易解释产衰变中电子的连续能谱──居里标绘图.当 H3 衰变为 He3时,释放出的能量在电子和反中微子二者之间分配.有时电子几乎不具有动能,而反中微子差不多集中了可得到的全部能量,有时反中微子能量很小,而电子的能量却十分接近居里标绘图中可能最大的能值. 几年之后,费米(Fermi)系…     

大统一理论:回顾与展望

本文系统地讨论了大统一理论的来龙去脉。回顾了大统一理论的发展历史,讨论了其发展现状及存在问题,指出了进一步发展的方向。本文重点介绍了SU(5)和SO(10)两个模型,讨论了Higgs场、规范等级、渐近自由、重正化等问题。文章进而讨论了一些有趣问题,比如提供了对宇宙重子起源的解释、计算了质子衰变寿命、论述了B-L是否守恒以及讨论了中子和中微子可能有的振荡现象等。     

散裂中子源上的中微子研究

正一、中微子与散裂中子源20世纪以来,在全世界物理学家孜孜不倦地研究下,中微子物理和实验研究不断取得进步,共有4次重大研究进展斩获诺贝尔物理学奖。1930年,奥地利物理学家泡利(W.Pauli)为解释贝塔衰变中能量似乎不守恒,提出了中微子的概念,开创了中微子物理学。1956年,美国物理学家莱因斯(F.Reines)和柯温(C.Cowan)在反应堆中第一次探测到电子     

1988年核物理新闻

二中微子双β衰变的实验观测近50年来已认识到核双β衰变的研究可作为探测中微子基本特性的一种工具。重要的未知的中微子特性之一就是其静止质量。通常假设中微子是无质量的,但大多数大统一理论预示其静止质量实际上不等于零。如果求得一个可测量的质量,这种发现可能是大统一理论的胜利,并提供一个对这些理论的约束条件。有质量的中微子亦是从事星系动力学方面的工作中观测到的神秘的黑洞物.