诺奖得主麦克唐纳谈中微子、大型对撞机与创新

<正>2015年,加拿大女王大学的阿瑟·麦克唐纳教授(Arthur B.McDonald)与日本东京大学的梶田隆章教授(Takaaki Kajita)共同分享年度诺贝尔物理学奖,因为他们分别领导加拿大萨德伯里中微子观测站实验(SNO)和日本超级神冈实验(Super-Kamiokande)发现太阳和大气中微子振荡现象,证明中微子有质量。这也是存在超出粒子物理标准模型的新物理的确凿实验证据。     

大气中微子及中微子振荡的发现

 未来的粒子物理学史上会提到:1998年和2015年在中微子物理的发展和粒子物理标准模型(Standard Model)的完善上是非常值得纪念的两个年份——1998年,超级神冈中微子探测实验(Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment,简称Super-Kamiokande,也简称Super-K)的物理学家们在大气中微子数据中发现了大气中微子振荡毋庸置疑的直接证据;2015年,Super-K这个意义深远的发现让日本东京大学的梶田隆章(T.Kajita)教授同SNO实验的前发言人加拿大皇后大学的麦克唐纳(A.McDonald)教授一起获得了2015年的诺贝尔物理学奖。     

中微子质量的起源

 日本东京大学的梶田隆章(T.Kajita)教授与加拿大女王大学的麦克唐纳(A.McDonald)教授分享了2015年的诺贝尔物理学奖,因为他们分别领导超级神冈实验和萨德伯里中微子观测站实验并发现了大气和太阳中微子振荡现象,该现象证明中微子具有静止质量。这一重大发现同时也表明粒子物理学标准模型并不完整,我们需要超出标准模型的新物理来解释中微子质量起源和轻子味混合。     

物理“标准理论”的突破口—中微子

根据国际权威杂志美国《科学》1998年6月5日报道,一个由120名日美科学家组成的研究小组宣布,他们确认中微子有静止质量.这则消息立即轰动了世界物理学界. 研究小组在日本神冈的距离地面1km深的废矿井中建成了一个灌有50000T水、装置13000支光电管、称为“超级神冈”的地下水槽,两年多来,一直在利用它观测宇宙射线在大气中相遇产生的中微子.通过535个工作     

大气中微子的反常与超神冈的新成果

 大气中微子的反常与太阳中微子的丢失一样,由于涉及到中微子是否具有非零静止质量和新的物理规律,因而引起人们极大的兴趣本文将就人们所关注的如下问题进行讨论:什么是大气中微子的反常,它有何意义?人们已做了哪些实验、有何结果?超神冈(Super-Kamiokande,下称SK)有何特点、有什么新成果?最后简评了SK发表新成果的背景以及此成果即将产生的影响.     

中微子实验的过去、现在与未来——2015年诺贝尔物理学奖解读

中微子是目前粒子物理、核物理、地球物理与天体物理及宇宙学研究中的一个交叉热门研究方向.2015年10月6日,瑞典皇家科学院宣布2015年诺贝尔物理学奖授予梶田隆章(Takaaki Kajita)和阿瑟·麦克唐纳(Arthur B.McDonald),以表彰他们在发现中微子振荡也就是中微子有质量上所作出的贡献.本文将从中微子物理发展历史角度介绍中微子实验的过去、当前状况及未来发展,尤其是通过侧重对中微子振荡实验的介绍来解读该奖项.最后,还介绍了国内目前正在开展与拟议建设的中微子实验.     

反应堆中微子

 在1930年,泡利(W.Pauli)提出中微子假说之后,反应堆中微子的研究在粒子物理学的发展中起到了重要的推动作用。1956年,莱因斯(F.Reines)和柯温(C.Cowan)首次探测到反应堆发出的中微子,从实验上确认了中微子的存在,证实了泡利提出的中微子假说。     

惰性中微子

 2015年度诺贝尔物理学奖授予日本科学家梶田隆章(T.Kajita)和加拿大科学家麦克唐纳(A.McDonald),奖励他们分别在实验中发现大气和太阳中微子的振荡现象,从而证明中微子具有非零的静止质量。     

中微子振荡及CP破坏理论描述

2015年10月6日,诺贝尔物理学奖授予日本物理学家鶨田隆章和加拿大物理学家阿瑟·麦克唐纳,以表彰他们发现中微子振荡并证实中微子有质量.同年11月8日,包括鶨田隆章和麦克唐纳在内的7名在中微子振荡研究中做出关键贡献的科学家获得2016年度基础物理学突破奖.中微子振荡成为基础物理学研究的焦点.本文从量子力学理论出发,对中微子振荡及CP破坏理论作简要的描述,并介绍未来中微子研究中的若干重大科学问题.     

1995年诺贝尔物理学奖简介

瑞典皇家科学院决定对轻子物理学的先驱性实验贡献颁发1995年诺贝尔物理学奖,其中一半授予美国加州斯坦福大学的马丁·佩尔(Martin L.Perl),以奖励他发现了τ轻子,另一半授予美国加州Irvine加州大学的弗雷德里克·莱因斯(FrederickReines),以奖励他检测到了中微子.     

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     

探索中微子之谜:回顾与展望

中微子的静质量是２０世纪末物理学中一个有待解决的重要问题,它在粒子物理学、宇宙学和天体物理学中占有重要的地位。文章首先评述了太阳中微子实验、大气中微子实验、超新星中微子实验和加速器中微子实验的历史、现状和发展。多年来的实验显示,中微子具有不为零的静质量,可以通过 不同的味之间转换。至少有两个理论描述了中微子振荡,即真空振荡机制和ＭＳＷ机制,文章讨论了这两个理论及其实验判据。最后,介绍了测量中微子静     

物理系毕业的共和国两弹一星元勋

■王淦昌Wang Ganchang(1907-1998)核物理学家.江苏常熟人.1929年毕业于清华大学物理学系,是物理学系第一批毕业生之一.1933年获德国柏林大学博士学位.20世纪40年代初提出通过轻原子核俘获K壳层电子释放中微子时产生的反冲中微子的创造性实验方法.20世纪50年代领导建立了云南落     

1995年诺贝尔物理学奖简介

瑞典皇家科学院决定对轻子物理学的先驱性实验贡献颁发１９９５年诺贝尔物理学奖，其中一半授予美国加州斯坦福大学的马丁．佩尔，以奖励他发现了τ轻子，另一半授予美国加州Ｌｒｖｉｎｅ加州大学的弗雷德里克．莱因斯，以奖励他检测到了中微子。     

中微子对宇宙大尺度结构的非线性效应

中微子的特性是现代物理学的重大问题之一。在粒子物理标准模型中有三类中微子,中微子振荡实验测量出不同中微子的质量平方差,表明中微子的质量总和不为零,并给出了中微子质量和的下限:0.05eV。中微子质量对宇宙演化有着复杂的影响。在宇宙早期,中微子为相对论性粒子,作为辐射能量密度,从而改变了物质辐射的能量密度比。基于此效应,宇宙微波背景辐射(CMB)的观测给出了中微子质量总和的上限:0.2eV。     

后中微子振荡发现的实验进展与展望

2015年诺贝尔物理学奖授予了发现中微子振荡也就是中微子有质量的实验。这个发现是至今为止,粒子物理标准模型——这一得到广泛实验验证的理论中唯一指明存在新物理的明显证据。文章将介绍中微子振荡发现以后主要的中微子实验物理目标、采用的探测技术、实验状况及其未来展望。     

科苑快讯

失踪的太阳中微子终于找到了据《科技日报》报道 :自 2 0 0 0年美日韩科学家发表实验结果 ,确认中微子有质量后 ,近日由加拿大、英国和美国的科学家组成的国际物理学科研小组宣布 ,他们在加拿大萨德伯里中微子观测台进行的实验中又发现 ,太阳中微子失踪的原因在于中微子在从太阳到地球的旅途中本身特性发生变化。这一发现揭开了 30多年来困扰物理学界的中微子失踪之谜。近代粒子物理理论认为 ,中微子是一种不带电、质量很小的基本粒子 ,分为电子中微子、μ介子中微子和τ中微子 3种形式。中微子极少与其他粒子相互作用 ,因而“行径诡秘” ,…     

地下引力波探测器

日本物理学家建成了世界上第一个地下引力波探测器.初步检验表明,由于地下的环境噪声减低使得在矿井中的激光干涉仪引力波小型观测站(LISM )能够稳定地工作.探测器安置在超神冈中微子探测器附近地下1km深处.引力波是时空结构中的波动,可由空间中大块物质加速而产生.然而,即使像     

中微子的静止质量及其在物理学和宇宙学上的意义

简要地介绍了中微子的发现历史及其基本特性,着重介绍了Ｓｕｐｅｒ－Ｋａｍｉｏｋａｎｄｅ中微子天文台大气中微子实验和太阳中微子实验的基本原理及其最新实验结果,对中微子的静止质量在太阳中微子失踪问题、粒子物理学和宇宙学上的意义作了讨论,指出了与中微子静止质量相关的３个有待解决的问题。     

封面故事

正大亚湾反应堆中微子实验是一个研究中微子振荡的粒子物理实验。十几年前发现的中微子振荡现象,被授予2015年诺贝尔奖。它对理解微观世界规律、探索宇宙起源与演化具有重要意义,也是新物理的突破口之一。实验站位于广东大亚湾核电站内的山体内,以探测反应堆产生的中微子。2012年3月,大亚湾发现一种新的中微子振荡