中微子几何混合模型与轻子和重子数产生

在这一报告中将报告我和BABU教授合作的在hep-ph/0507217一文中有关中微子混合研究结果. 目前中微子实验数据所决定的混合角可归结为几何混合状况:sin²θ₁₂=1/3,sin²θ₂₃=1/2, 和sin²θ₁₃=0. 我们在这一工作中建立了能实现这一几何混合的可重整化模型. 模型以非阿贝尔非连续群A₄为描述中微子不同代混合的对称性. 这类模型对中微子质量有很强的限制. 而且能很自然地由轻子数破坏产生重子不对称的实验观测值. 很有趣的是这类模型中出现在轻子不守恒和无中微子双beta衰变中的相位是一样的.     

LEP实验结果对大统一前子模型的限制

本文讨论了LEP关于轻中微子个数N_vN_{的实验结果对大统一前子模型的限制.由于LEP的精确实验结果有力支持了v}=3,可能的大统一前子模型为禁闭弱作用大统一前子模型.因此弱作用是禁闭的,它是前子之间超色作用的剩余效应.本文还讨论了若允许重中微子存在时,对大统一前子模型的限制.     

最小seesaw模型对氚β衰变和无中微子双β衰变的限制

在最小seesaw模型下计算了氚β衰变的有效质量〈m〉_e以及无中微子双β衰变的有效质量〈m〉_ee. 利用最新的中微子振荡数据, 在正质量等级情况下得到了0.00424eV≤〈m〉_e≤0.0116eV和0.00031eV≤〈m〉_ee0.0052eV; 如果中微子的质量谱是倒质量等级情况, 能够得到0.0398eV≤〈m〉_e≤0.0571eV和0.0090eV≤〈m〉_ee≤0.0571eV.最后还讨论了最小的中微子混合角和Majorana CP破坏位相对〈m〉_ee的影响.     

中微子的质量

本文讨论了μ中微子的静质量在各种过程中的效应,特别分析了两个此效应表现得明显的过程,μ介子与电子的湮没和π辐射衰变。指出给μ中微子以一个不太小的静质量,例如5m_e能和目前已有的一切实验不矛盾,并指出进一步确定μ中微子的质量的可能的实验。     

48Ca无中微子双β衰变的寿命下限

本文报道国内首次开展的双β衰变实验研究工作.国产大尺寸CaF₂闪烁晶体既用来做为探测器,又做为双β衰变的放射源.数据采集总共7588.5小时.实验给出⁴⁸Ca无中微子双β衰变的寿命下限T_1/2>1.1×10²²年(68%C.L.);由理论推算相应的中微子质量v≤8eV;右手流混合参量η的限值η≤0.69×10^－5.     

跷跷板模型中三阶中微子混合矩阵的幺正性破坏

对标准模型的一种简单扩充就是引入n个重的右手中微子且保持其SU(2)_L×U(1)_Y规范对称性. 通过对角化(3+n)×(3+n)阶中微子质量矩阵, 得到关于ν_e, ν_μ和ν_τ的有效 质量矩阵的精确的解析表达式. 结果表明, 在轻子带电弱流中出现的3×3中微子混合矩阵V必须不是严格幺正的. 如果通过跷跷板机制产生正确的轻的中微子的质量标度, 那么V的幺正性破坏的程度非常小, 几乎可以忽略. 类似的结论同样可以在第二类跷跷板模型中得到.     

中微子质量矩阵和中微子转换矩阵间的一种可能的关系

我们探讨了以ν_e,ν_μ,ν_τ为基的, 具有一种新的对称性的中微子质量矩阵M. 首先在没有T(时间)破坏的前提下, 假定该质量矩阵具有一个简单的三参数形式. 这一矩阵确定了3种中微子的质量m₁, m₂, m₃以及使M对角化的转换矩阵U. 因为无T破坏的U给出3个可测量参数s₁₂, s₂₃, s₁₃, 我们的形式用3个参数表示6个可测量的物理量, 其结果与实验数据符合得很好. 更精确的测量将对模型给出严格的检验, 并确定这3个参数的值. 本文还推广讨论了包含T破坏的情况.     

中微子非标准相互作用对大亚湾实验的影响

大亚湾中微子实验的目标是测量中微子混合矩阵中的最小混合角θ13.如果考虑中微子的非标准相互作用(NSIs),中微子的振荡概率公式要做相应的改写,其效应将和θ13纠缠在一起,从而降低了实验对θ13的敏感度(sensitivity).讨论了在NSIs存在的情况下大亚湾实验对θ13的敏感度,发现这个实验不可能同时测量出NSIs和θ13的值.由于当θ13=0时反应堆产生的反中微子将没有振荡现象(NSIs的效应也将消失),如果大亚湾实验测量到了中微子振荡效应,那将表明θ13≠0;但是,由于非零的θ13的效应和NSIs的效应有可能抵消而导致中微子没有振荡.如果大亚湾实验没有测量到中微子振荡,不能排除非零的θ13.     

温度对有中微子束缚的致密物质性质的影响

把FST模型应用于温度对有中微子束缚的致密物质性质的研究中.结果表明中微子的束缚使得致密物质系统中的质子含量有所增加,温度对npe系统(无中微子束缚)的质子含量的影响比其对npeν_e系统(有中微子束缚)的影响明显.温度的升高使两个系统的能量密度都有所升高,同时,由它们所组成的前中子星的最大质量和Kepler周期都有一定程度的下降.     

Muon与Tau中微子的运动学有效质量及其不可探测性

利用最新的WMAP观测数据推导出电子、Muon和Tau中微子的运动学有效质量的一般上限:e2+μ2+τ2=m12+m22+m32<0.5eV2,或α<0.71eV(其中α=e,μ,τ)。考虑现有中微子振荡的实验数据,进一步得到e<0.24eV以及μ≈τ<0.24eV. 因此有效质量_μ和_τ太小而无法被探测.     

ITER真空室中子屏蔽设计

ITER真空室中子屏蔽主要是屏蔽中子流、伽马射线以及降低环向场波纹度。介绍了ITER真空室的结构特点及屏蔽结构料材的选取情况,发展了屏蔽设计思想及相关的支撑结构,对铁磁性材料填充区域进行了布局设计。依据ITER真空室物理学计算结果,确定了屏蔽区域屏蔽材料的填充率。基于三维建模软件进行了屏蔽块零件库的仿真设计和屏蔽结构的模拟仿真。     

面向空间高能重离子与辐射屏蔽材料的反应截面地基研究

空间辐射尤其是高能重离子辐射可造成生物机体的严重损伤, 所以对高能重离子进行恰当的辐射屏蔽, 成为实现载人航天的关键性因素之一。 研究表明, 由于高能重离子与不同屏蔽材料发生相互作用, 所产生的核碎片等次级粒子, 直接影响空间辐射屏蔽材料的屏蔽性能研究和屏蔽结构设计。 介绍了太空辐射的分类与组成, 综述了国际地基辐射屏蔽材料与实验现状。 根据文献中的地基实验数据, 重点描述了被动式屏蔽方法: 以相近能量多种重离子, 不同能量的56Fe和28Si重离子分别与C, H, Al和Cu材料相互作用的总反应截面和碎片产生截面, 并结合510 MeV/u 56Fe与不同厚度CH2相互作用产生的碎片通量分布、 碎片平均LET分布和不同厚度CH2的单位入射离子剂量减少量等方面, 系统讨论分析了C, H, Al, Cu和CH2等常用空间辐射屏蔽材料的屏蔽性能。 Cosmic radiation, particularly the high energy heavy ion radiation, may cause serious injury on living organism. Therefore, it is one of critical restriction factor in Manned Spaceflight. Studies show that high energy heavy ions interacting with the shielding materials can produce numerous kinds of fragments and secondaries. These particles have a direct impact on evaluation of shielding properties of different shielding materials, the optimal shielding structure design and low dose evaluation after shielding materials. From perspectives of divisions of cosmic rays and passive shielding methods, this paper introduces the ground based research of shielding materials. The passive shielding method was discussed, based on the experimental data of the total cross sections and fragment（production） cross sections of the aspects of different heavy ions with approximately same energy and 56Fe, 28Si heavy ions with different energies on H, C, CH2, Al and Cu radiation shielding materials. In addition, the fragment fluency distribution, the average LET distribution and the dose reduction per particle of 510 MeV/u 56Fe in different depth of CH2 material were also discussed.     

电缆电磁脉冲屏蔽效能的辐射法测量

分析了电缆电磁脉冲屏蔽效能传统测量方法的局限,提出了辐射法测量电缆电磁脉冲屏蔽效能的试验方法。该方法根据互易性原理,将屏蔽效能定义中的电缆耦合场测量转变成电缆辐射场测量。通过电缆屏蔽前后辐射场的测量,得到电缆的电磁脉冲屏蔽效能。以SYV50-5同轴电缆为对象,采用辐射法研究了其对电磁脉冲的屏蔽效能,试验取得了较理想的效果。由于互易性原理对介质空间除了线性没有特别的要求,对于传统方法很难处理的多芯电缆、双屏蔽电缆、特种电缆等的屏蔽效能测量,辐射法测量同样有效。通过改变传感器的类型测量辐射磁场,还可以得到电缆对磁场的屏蔽效能。     

装有电路板孔阵矩形腔对快上升前沿电磁脉冲的屏蔽效能

 介绍了快上升前沿电磁脉冲的特性,用传输线法分析了孔阵矩形腔屏蔽效能的基本原理。将基本公式作进一步修正,使其能计算矩形腔内装有印刷电路板（PCB）的情形。对修正的传输线模型计算公式进行了扩展,使之能计算任意极化方向时的情况。计算和仿真结果表明: 当频率低于主谐振频率时,测量点离孔阵越近,屏蔽效能越差,同时低频段的屏蔽效能比高频段的要好;孔阵的屏蔽效能比相同面积单孔的要好;装有PCB腔体的屏蔽效能比空腔的要好,这在谐振区域内尤为突出;PCB板尺寸越大,屏蔽效能越好;屏蔽效能随极化角度的递增而增加;屏蔽体越小,屏蔽效果越好。     

开孔矩形腔体的近场电磁屏蔽效能研究

基于扩展的等效电路方法, 建立了电偶极子和磁偶极子天线近场照射下开孔矩形腔体电磁屏蔽效能计算的近似解析模型, 计算分析了场源–腔体距离对电场和磁场屏蔽效能的影响规律. 结果表明在近场区, 屏蔽效能随场源–腔体距离的减小而明显减小, 近场屏蔽效能小于远场屏蔽效能. 基于Bethe小孔耦合理论, 得出了描述近场和远场屏蔽效能关系的解析公式, 并用该公式检验了等效电路方法计算结果的可信性. 关键词： 电磁屏蔽 矩形腔体 近场 Bethe 理论     

基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍（Am-Be）中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子（慢中子、中能中子、快中子）具有的不同屏蔽性能。研究发现:B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。     

Comparison of radiation shielding ratios of nano-sized bismuth trioxide and molybdenum

In this study, radiation shielding fibers using non-hazardous nano-sized bismuth trioxide and molybdenum instead of lead were developed and evaluated. Among the elements with high densities and atomic numbers, non-hazardous elements such as bismuth trioxide and molybdenum were chosen as a shielding element. Then, bismuth trioxide (Bi₂O₃) with average particle size 1–500?µm was ball milled for 10?min to produce a powdered form of nanoparticles with average particle size of 10–100?nm. Bismuth trioxide nanoparticles were dispersed to make a colloidal suspension, followed by spreading and hardening onto one or two sides of fabric, to create the radiation shielding fabric. The thicknesses of the shielding sheets using nano-sized bismuth and molybdenum were 0.4 and 0.7?mm. According to the lead equivalent test of X-ray shielding products suggested by KS, the equivalent dose was measured, followed by calculation of the shielding rate. The shielding rate of bismuth with 0.4?mm thickness and at 50?kVp was 90.5%, which is comparable to lead of 0.082?mm thickness. The shielding rate of molybdenum was 51.89%%, which is comparable to lead of 0.034?mm. At a thickness of 0.7?mm, the shielding rate of bismuth was 98.73%, equivalent to 0.101?mm Pb, whereas the shielding rate of molybdenum was 74.68%, equivalent to 0.045?mm?Pb. In conclusion, the radiation shielding fibers using nano-sized bismuth developed in this study are capable of reducing radiation exposure by X-ray and its low-dose scatter ray.     

FJ中子屏蔽层设计及虚拟装配

基于单元块的概念设计,对FJ中子屏蔽层进行了空间布局,并提出命名方法。基于真空室扇区与扇区接口确定的虚拟设计空间,将三维模型特征数字化。通过反求设计方法,对FJ中子屏蔽层进行了结构设计。为缩短设计周期,提高设计效率,采用了骨架建模和Instance建模方法。同时,对FJ中子屏蔽层进行了虚拟装配。     

中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽设计

本文介绍了利用蒙特卡罗粒子输运程序MCNPX2.5.0进行中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽设计的屏蔽需求、辐射源项、计算方法和设计结果等内容.在计算中考虑慢化器泄漏源项、中子导管损失源项等不同辐射源项,使用分步计算和源项角度偏移、源项能量偏移、几何分裂等多种减方差方法,在保证计算结果精度的同时提高计算速度.在谱仪束线传输段、第二中子开关、散射室等的屏蔽计算中,通过比较了不同条件下的所需屏蔽确定最终屏蔽设计,确保谱仪屏蔽外人员可到达区域的剂量低于安全限值2.5μSv/h.     

频率选择表面结构的电子系统K/Ka波段电磁屏蔽分析

电子设备和无线技术不断向K/Ka波段发展以及电子系统集成度的不断提高给电子系统的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。提出一种将频率选择表面（FSS）用于电子系统屏蔽的新方法,可以替代传统散热孔阵,在满足通风散热性能的同时确保电子系统在5G毫米波段的电磁屏蔽性能。基于金属腔中心点屏蔽效能和全局屏蔽效能,分析了FSS孔阵排布方式、电磁波极化与入射角度对金属外壳电磁屏蔽效能（SE）的影响。结果表明:FSS孔阵排布方式对金属腔屏蔽性能的影响较小,并且SE不受入射电磁波极化方式影响;含FSS通风孔阵的金属外壳在23.0～25.5 GHz范围内屏蔽效能约为30 dB,比含传统散热孔阵金属腔屏蔽效能提高15 dB。