破解太阳中微子失踪之谜

 2001至2003这3年时间里,太阳中微子的研究进入了一个黄金时期。在这个时期中,一个困扰了物理学家40年的难题被漂亮地解决了。这个难题的解决对于物理学和天文学来说都非常重要。本文将简要回顾3年来关于太阳中微子研究的惊人进展。太阳中微子的产生20世纪上半叶,物理学家们普遍相信太阳发光图1太阳内部的典型核聚变反应是由于其内部不断发生从氢到氦的核聚变反应。根据这一理论,在太阳内部每4个氢核(即质子)转化成1个氦核(4He)、2个正电子(e+)和2个神秘的中微子(νe),见图1所示。     

中微子振荡和太阳中微子

现在,普遍相信至少有三种(或三“味”)中微子,分别表示为ν_e,ν_μ和ν_τ。也有三种相应的反中微子ν_e,ν_μ和ν_τ。它们之间的区别在于其相互作用不同。ν_e是原子核在β衰变时同正电子一道发射出的粒子,也是预期会由太阳发射出的一种中微子。ν_μ是μ子和π介子衰变时发射出的。ν_τ还从未被直接探测到,但通常认为τ轻子衰变时会发射出ν_τ粒子。 费米在他第一篇关于β衰变理论的论文中提出了中微子质量问题,并指出高能端电子谱对中微子质量是敏感的。近年来,关于中微子质量的实验集中于研究氚的β衰变 3H→3He + e~-+ v_e释放出…     

太阳中微子失踪案和中微子振荡

 《科技日报》公布的2000年国际十大科技新闻的第5条“中微子质量已成定论”报道说:“2000年6月17日,在加拿大卡尔加里召开的国际中微子科学会议上,日本和美国的科学家小组发表论文,阐述了太阳中微子有质量的理论和实验报告,受到会议的肯定,结束了中微子有无质量的长期争论。7月17日,美、日、韩3国科学家发表最新实验结果,确认中微子有质量的概率达95%”。中微子有质量意味着什么?为了使读者了解它,本文首先介绍著名的“太阳中微子失踪案”,然后进一步介绍与中微子质量问题密切相关的“中微子振荡”问题。     

太阳中微子问题研究进展

系统评述了国际上对太阳中微子研究的进展 ,说明了核物理实验对研究太阳中微子问题作出的贡献 ,对未来的中微子实验作了展望.The comparison between experimental results and theoretical predictions has yielded the solar neutrino problem. Over the years, the large communities of astrophysics and of nuclear physics took enormous efforts in solving this problem. The current progress on the study of solar neutrino problem is reviewed. Nuclear physics can make a significant contribution to this problem. The importance of the nuclear physics experiment is introduced. To minimize the uncertainties of neutrino detection has led to new...     

太阳中微子之谜可能和解

 近来,欧洲核子研究中心(CERN)一位研究人员道格拉斯·莫里森指出,过去25年来一直使物理学家感到困惑的太阳中微子之谜可能得到解决,他认为,实验与理论之间的不一致可以归结为实验误差及有关太阳活动理论的不适当。从前,以陆上为基地的实验测得的来自太阳的中微子数量要比由太阳内部活动理论预言的少。     

太阳中微子失踪案和中微子振荡

 (续前)五、“中微子振荡”是物理学家的法宝按照粒子物理的标准模型,中微子质量为零,它们以光速运动。存在着3种不同类型(即3种“味”)的中微子:电子型中微子(记为νｅ),μ-中微子(记为νμ)和τ-中微子(记为ντ),它们之间彼此不相关,分别只同电子、μ轻子和τ轻子密切相关。不过,早在戴维斯等人公布首批氯探测器的探测结果的1968年,庞托科沃就提出了这3种“味”的中微子很有可能互相来回地转化,称为“中微子振荡”。在太阳内部的热核燃烧过程中产生的中微子都是νｅ。但它们在从太阳到地球的漫长行进过程中,νｅ不断地转化为νμ和ντ。     

太阳发光之谜

在 1 930年 ,核物理学家H .Bethe猜测 ,太阳的能量是由核反应所提供的 ,其中主要的反应机制是重元素的核反应 ,即碳 -氮 -氧循环 ,称之为CNO循环 .而氢核聚变 ,即p -p反应是次要的 .现今的太阳物理学家们却相信 ,在一些比太阳重一点的恒星中 ,CNO反应在能量来源中是占主要地位的 ,但对于太阳来说 ,它的燃烧主要是p -p聚变反应 .最近纽约州立大学 (StonyBrook分校 )的CanchaConzales-Carcia教授和高等研究所 (InstituteforAdvancedStudy)的JohnBah call教授 ,利用SNO和Super-Kamiokande探测器很方便地对在太阳内硼 - 8核衰变中的中…     

太阳中微子问题与非标准电弱模型

非标准电弱模型似乎可以说明长达二十几年的太阳中微子问题，３类不同味的中微子可以彼此振荡地转变．但这个模型要求中微子必须具有质量，从而将带来粒子物理学沉重而激动人心的变革．新的实验正在探索发现中微子振荡的证据     

“太阳中微子失踪案和中微子振荡”一文中的若干问题

 《现代物理知识》2002年第一期和第二期连载了彭秋和先生的文章:“太阳中微子失踪案和中微子振荡”。这篇文章系统地介绍了太阳中微子问题的来龙去脉,内容丰富,可读性强。然而文中对中微子质量和中微子振荡的叙述有几处严重失实。     

太阳中微子实验的三大疑问

 19世纪末,开尔文一赫姆霍兹提出了一种解释太阳能源的理论.他们认为太阳产生的热和光来源于万有引力的转换.这种理论在当时为很多人所接受,因为它和天文学上恒星形成是由于星云状源的收缩相符合的.     

太阳的故事——光子大逃亡

在前面几期中,我们介绍了发生在太阳核心区里的太阳能量产生机制。这一机制不仅在理论上可行,而且经过对太阳中微子的细心探测,以及对太阳中微子问题的艰辛求解,在观测上也得到了很漂亮的确立。从某种意义上讲,隐藏在太阳最深处的那个最远离经验的“恐怖核心”,反而可以说是成为了整个太阳结构中被我们了解得最可靠的部分。
如果说迄今为止我们的太阳故事所展现的大都是太阳研究中的坚实大地——那些被观测或实验牢牢确立了的事实或理论——的话,那么从本节开始,我们将会更多地去欣赏太阳研究中的绚烂天空——那些尚在云端里的谜团。我们将会看到,那样的谜团简直是层出不穷,而且在绝大多数谜团面前,我们再也没有像解决太阳能量产生机制或太阳中微子问题那样的好运气了,因为那些谜团中的绝大多数直到今天依然是未解之谜。当然,这本身未尝就不是一种好运气,尤其是对于正在从事或有志于从事太阳研究的人来说更是如此,因为生在一个有许多未解之谜可以探索的时代里,要远比生活在一个只能在“小数点后第六位数字”上做文章的时代幸运得多。     

太阳中微子通量的估算

 第12届全国中学生物理竞赛有一道估算太阳中微子通量的预赛题.为了更接近实际,特将题目改写如下:已知太阳常数为1370焦/（秒·米²）并假设     

对太阳中微子丢失之谜研究的一个新贡献

介绍对研究太阳中微子丢失之谜有重要意义的７Ｂｅ（ｐ，γ）８Ｂ反应Ｓ１７（０）因子的一个新的测量方法与测量结果     

Davis对中微子的探测及其影响

Ｄａｖｉｓ对中微子的探测及其影响１９９６年１１月２５日收到初稿，１９９７年３月３日修回王较过季淑莉（陕西师范大学物理系，西安７１００６２）１９３０年，泡利提出了中微子假说．之后，费米用中微子假说以巧妙的方式构筑了弱相互作用的理论．由于中微子与其他...     

科学家正在揭开太阳中的微子之谜

 揭开太阳中微子之谜已成为即将过去的2001年物理界最引人注目的事件之一,著名俄罗斯物理学家、科学院院士维塔利·金兹堡在接受俄通社-塔斯社记者采访时指出,“问题在于,在所有实验中记录的来自太阳的中微子流都低于理论预期值,这种偏差已成为激烈科学争论的原因,这一问题会影响到我们关于太阳内部结构以及太阳内部发生核反应的概念是否正确。现在我们只知道3种中微子---电子中微子、μ子中微子和τ子中微子,物理学家在一定程度上相信,实验也将继续证明,这几种中微子在从太阳内部飞向地球的过程中一定会互相转化。     

对太阳中微子丢失炎谜研究的一个新贡献

介绍对研究太阳中微子丢失之谜有重要意义的＾７Ｂｅ（ｐ，γ）＾８Ｂ反应Ｓ１７（０）因子的一个新的测量方法与测量结果。     

束缚电子对7Be太阳中微子流量的影响

计算了在太阳核心从R=0到R=0.125R⊙处,7Be存在1个或2个K壳层束缚电子的概率约为4.54%.这表明7Be原子俘获的电子95.46%是自由电子.假定太阳中微子自产生后没有发生任何改变,并且太阳的其他参量不改变,那么7Be和8B太阳中微子流量的理论计算值分别约为4.04×109和6.12×106cm-2s-1.这将进一步扩大8B太阳中微子与superKamiokande太阳中微子实验测量值之间的差距 关键词： K壳层束缚电子 电子俘获概率 7Be太阳中微子流量 8B太阳中微子流量     

中微子振荡的发现及未来

2015年诺贝尔物理学奖授予日本物理学家·田隆章和加拿大物理学家阿瑟·麦克唐纳,奖励他们发现中微子振荡现象,从而证明中微子具有非零的静止质量。这是粒子物理学唯一具有确凿实验证据的超出标准模型的新物理现象,改变了人类对物质世界基本规律的认识。文章将回顾中微子振荡现象的发现过程,介绍太阳中微子和大气中微子振荡实验的实验结果和理论解释,以及近期反应堆和加速器中微子振荡的研究成果,并展望中微子研究的前景。     

太阳中微子及超新星中微子探测--2002年诺贝尔物理学奖成果评述

文章回顾了中微子天文学的诞生过程，着重介绍了2002年诺贝尔物理学奖获得者雷蒙特·戴维斯和小柴昌俊在观测太阳及超新星中微子方面的开创性贡献，扼要描述了这个领域的发展现状及前景，并简单探讨了历史给予人们的几点启发.     

新型太阳中微子闪烁探测器的研制

概述了一种新型太阳中微子闪烁探测器的研制,其中载钆(Gd)液体闪烁体的Gd浓度达到5%、光的衰减长度≥150cm、对60keV的Gamma-ray之能量分辨率为21%(σ);直径1cm、厚3cm的GSO:Ce晶体,其发光产额约为NaI(Tl)晶体的20%、光的衰减时间为60ns、对662keVGamma-ray之能量分辨率为9.2%(σ).文章讨论了由这两种闪烁体构成的复合探测器的特点及作为太阳中微子探测器其本底的降低措施.对直径10cm、厚50cm的这种复合探测器的模拟计算表明其光的收集效率可达20%.