大亚湾中微子实验

中微子充斥于整个宇宙,可是它看不见、摸不着,很难找到它的踪迹。大亚湾中微子实验要测定的中微子混合角θ13,是自然界最基本的未知参数之一,其数值的大小决定了未来中微子物理研究的发展方向,并且与宇宙中"反物质消失之谜"有关。在我国广东省的大亚湾,坐落着世界上最大的核反应堆群,这里依山傍海,有利于屏蔽宇宙线、减小实验本底,是开展反应堆中微子实验极佳的地方。科学家在这里建设大亚湾中微子实验装置,建造隧道,研制和安装探测器,工程涉及大量     

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.     

大亚湾反应堆中微子实验

中微子振荡是目前唯一超出粒子物理标准模型的新现象，它证明了中微子质量不为零，对粒子物理、天体物理与宇宙学均有非常重要的意义．在描述中微子振荡的6个参数中，目前仍有两个未知：交叉混合角θ13与CP相角δ．作者建议在大亚湾反应堆附近建设一个中微子实验站，测量混合角sin^2θ13，在90％的置信度下达到0．01的精度，较过去的实验提高近一个数量级．这将对中微子物理的未来发展提供方向性指导，特别是对理解宇宙中“反物质消失之谜”具有重要意义．     

中微子振荡混合角θ_(13)的国际最精确测量清华大学团队贡献突出

正日前,在《美国物理评论》(Physical Review D)期刊上,大亚湾反应堆中微子实验国际合作组发表长篇文章—大亚湾基于氢俘获的θ13新测量(New measurement of θ13 via neutron capture on hydrogen at Daya Bay),给出目前国际上最精确的中微子混合角θ13测量值.该文章被选为当期的编辑推荐文章.在此项成果中,清华大学科研团队参与其中并贡献突出.     

反应堆实验揭示中微子振荡的第三个混合角

大亚湾反应堆中微子实验近El公布了一个大家久久等候的实验结果．测量到反应堆产生的电子反中微子在传播不同距离后的微小丢失后,大亚湾国际合作组宣布,有足够的证据表明,描述中微子振荡的第三个混合角θ13。不为零．不仅如此,θ13。的值出人意料地大,因此实验家们现在就可以开始研究中微子在形成宇宙物质一反物质不对称现象中扮演的角色①．     

《科学》公布2012年度十大科学突破大亚湾中微子实验成果上榜

12月20日,美国《科学》杂志公布了2012年度十大科学突破,大亚湾中微子实验发现中微子第三种振荡模式的成果上榜。《科学》指出,"数百名在中国大亚湾反应堆中微子实验中工作的研究人员报告了一个模型的最后的未知参数,该模型描述了被称作中微子的这种难以捉摸的粒子在以接近光速穿行时,如何从一种类型(或‘味道’)变形为另一种类型。这些结果显示,中微子和反中微子可能会以不同的方式改变其味道,并提示中微子物理可能     

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     

大亚湾实验发现新的中微子振荡

 2012 年3 月8 日, 大亚湾反应堆中微子实验发言人王贻芳在北京宣布: 大亚湾实验以5.2 倍标准偏差的置信度(>99.9999%)测得中微子混合角θ₁₃ 不为零, 首次实验发现了中微子的第三种振荡模式。这次发现具有极为重要的科学意义, 引起了巨大反响。     

大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡

 北京时间2012年3月8日,大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳在北京通过网络直播宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率.介绍该结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报(Physical Review Letters)发表,其预印本也已在网上发表.     

利用大亚湾中微子实验装置探测超新星中微子

在利用大亚湾中微子实验装置研究超新星中微子探测过程中, 需要考虑到中微子传播过程中受到各种效应的影响, 包括超新星震荡效应、中微子集体效应、 Mikheyev Smirnov Wolfenstein (MSW)效应和地球物质效应等。 由于超新星中微子受到这些效应, 不同味道的中微子之间振荡会发生变化, 因而利用探测某些超新星中微子事例数之比, 就有可能确定中微子的质量层次,得到中微子混合角θ13和中微子绝对质量的信息。 While detecting supernova neutrinos in the Daya Bay neutrino laboratory, several supernova neutrino effects need to be considered, including the supernova shock effects, the neutrino collective effects, the Mikheyev Smirnov Wolfenstein (MSW) effects, and the Earth matter effects. The phenomena of neutrino oscillation is affected by the above effects. Using some ratios of the event numbers of different supernova neutrinos, we propose some possible methods to identify the mass hierarchy and acquire information about the neutrino mixing angle θ13 and neutrino masses.     

我国基础科学研究领域重大国际合作项目大亚湾反应堆中微子实验破土动工

2007年10月13日,我国基础科学研究领域的又一个重大国际合作项目———大亚湾反应堆中微子实验在深圳中国广东核电集团大亚湾核电基地破土动工。庆典结束后,承担隧道建设任务的中铁十五局在中微子实验厅的隧道入口开始紧张施工。该实验是在我国进行的具有重要国际影响的基础科学研究重大国际合作项目,为中美两国目前在基础科学研究领域最大的合作项目之一。大亚湾反应堆中微子实验国际合作组有中国(包括香港和台湾)、美国、俄罗斯等6个国家和地区的34个研究单位的190多位研究人员参加。据大亚湾中微子实验首席科学家、高能物理所副所长王贻…     

谈谈大亚湾中微子实验的探测器

 大亚湾反应堆中微子实验用近远点相对测量的办法探测中微子振荡。具体地讲, 大亚湾实验有三个实验厅, 两个近点实验厅和一个远点实验厅。近点探测器探测到的反电子中微子事例用来监测中微子的流强和能谱。     

中微子的探索

从中微子概念的提出、中微子的发现及中微子振荡等方面,回顾了对中微子的探索历程.着重叙述了1988年、1995年、2002年获得诺贝尔物理学奖的中微子研究成果及我国大亚湾中微子实验的重大成就,并扼要介绍了未来的中微子研究方向.     

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.     

大亚湾与反物质之谜

 2007年1月11日，两辆满载着游客的大巴从香港驶入深圳，来到深圳东北五十公里外的大亚湾核电站。这不是什么新鲜事。大亚湾核电站是中国大陆的第一座大型商用核电站，加之风景优美，二十年来接待世界各地参观人数已达五十多万。但是这批游客却与众不同，他们对先进的核电设备并不感兴趣，也无心留恋迷人的南国海滨风光，反而对附近连绵不断的山丘指指点点，兴奋之情溢于言表。这是一批来自世界各地的物理学家，刚参加完在香港召开的“中微子物理与中微子宇宙学”研讨会。他们知道，几个月以后，一个大型的中微子实验基地--中国科学院大亚湾中微子实验站，将在这里破土动工。巨大的中微子探测器将在数百米深的山腹之中不停地捕捉着来自核反应堆的中微子，以破解一个个宇宙的奥秘--为什么宇宙中不存在反物质？我们能不能用一个简单的公式从原则上来描述所有的自然现象？……     

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。     

前言

 2015年可谓是中微子年,先是有诺贝尔物理学奖授予超级神冈(SuperK)实验的梶田隆章(T.Kajita)和SNO实验的麦克唐纳(A.McDonald),后是有基础物理学突破奖授予超级神冈、SNO、KamLAND、T2K、大亚湾等5个中微子实验组及其领导人,以表彰他们在中微子振荡方面的重大发现。这一是反映了中微子在物理学中的重要性,二是反映了中微子研究近年来的巨大进步。     

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.     

卡姆兰德实验发现反应堆中微子消失

 由日、美、中科学家组成的卡姆兰德(KamLAND)实验组在2002年12月6日宣布发现了核反应堆中产生的电子反中微子消失的现象。这意味着反应堆中产生的电子反中微子发生振荡,变成了另一种没有被探测到的中微子。这项重要的实验结果确证了太阳中微子振荡,并确定了中微子振荡的关键参数,是近年来与中微子有关的一系列重大发现之一,对粒子物理、天体物理和宇宙学具有重大意义。1.中微子及其质量中微子是一种非常小的基本粒子,几乎不与任何物质发生作用,很难发现和探测。1930年泡利为了解释原子核β衰变时能量似乎不守恒的问题时,提出是一种不可探测的中性粒子带走了能量。     

加速器中微子

 加速器是研究微观世界的重要工具。缪中微子与陶中微子均是通过质子加速后打靶产生介子衰变被首次发现。加速器产生的中微子束流,具有能量高、流强大、方向性好等特点,因此非常适用于进行中微子的研究。国际上短基线加速器实验被应用于研究中微子与物质的相互作用,以及寻找新型中微子等。而长基线实验则主要用于研究中微子振荡和测量振荡参数。下一代加速器中微子实验将致力于提高中微子流强和探测器体积及性能,从而研究中微子质量顺序和轻子CP破坏等重要的物理问题。