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

 《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。     

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。     

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。     

中微子物理

近十几年来积累的数据表明,有相当数量的太阳中微子流在从太阳到地球探测器的漫长旅程中丢失了。最新的大气中微子实验结果指出,宇宙射线引起的大气中νμ与νｅ的比例不是原有理论预言的２：１,而是接近１：１,而且发现从上而下的νμ数目比从下而上的多,νｅ的数量却基本不变,这两种现象可能是源于中微子振荡或其他的机制,然而这些机制并没有包含在２０世纪的最成功的理论－最小标准模型中。换言之,要合理解释反观测到的中     

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.     

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。     

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%.     

Solar Neutrino Problem in Seesaw Model

A specific texture for the Dirac and Majorana mass matrices in the seesaw model leading to a pair of almost degenerate neutrinos is discussed. This texture can be obtained by imposing a global U(1) symmetry. This model could solve the solar neutrino problem through the MSW mechanism and offer the hot component of the dark matter of the universe which requires Σm_vi = 7 eV.     

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     

The Solar Neutrino Problem as Evidence of New Interaction

A new concept to solve the solar neutrino problem that is based on the hypothesis about the existence of a new interaction of electron neutrinos with nucleons mediated by massless pseudoscalar bosons is proposed. At each collision of a neutrino with nucleons of the Sun, its helicity changes from left- to right-handed and vice versa, and its energy decreases. The postulated hypothesis, having only one free parameter, provides good agreement between the calculated and experimental characteristics of all five observed processes with solar neutrinos.     

Another Look at Just-So Solar Neutrino Oscillations

We take another look at Just-So solar neutrino oscillations, characterizing them by the energy E_/2 at which the distance-varying angle is /2, instead of by the usual m ² . The rising spectrum recently observed by SuperKamiokande is consistent with an E_/2 6–9 MeV and marginally with 48 MeV. The pp neutrinos must then be reduced to one-half the standard solar model prediction, and ⁷Be neutrinos must make up a significant part of the SAGE and GALLEX gallium signal. For E_/2 close to 9 and 48 MeV, the ⁷Be neutrinos will also show a large seasonal variation, emphasizing the importance of direct measurements of the ⁷Be neutrinos.     

Neutral Fermion Masses in an E6 Model with Three Families and the Solar Neutrino Problem

This paper provides a potential resolution of the solar-neutrino puzzle in the E₆ model with three families by including the contribution of the 5-dimensional terms.     

Solving Solar Neutrino Puzzle via LMA MSW Conversion

We analyze the existing solar neutrino experiment data and show the allowed regions. The result from SNO＇s salt phase itself restricts quite a lot the allowed region＇s area. Reactor neutrinos play an important role in determining oscillation parameters. KamLAND gives decisive conclusion on the solution to the solar neutrino puzzle, in particular, the spectral distortion in the 766.3 Ty KamLAND data gives another new improvement in the constraint of solar MSW-LMA solutions. We confirm that at 99.73% C.L. the high-LMA solution is excluded.     

Solving Solar Neutrino Puzzle via LMA MSW Conversion

We analyze the existing solar neutrino experiment data and show the allowed regions. The result from SNO‘s salt phase itself restricts quite a lot the allowed region‘s area. Reactor neutrinos play an important role in determining oscillation parameters. KamLAND gives decisive conclusion on the solution to the solar neutrino puzzle, in particular, the spectral distortion in the 766.3 Ty KamLAND data gives another new improvement in the constraint of solar MSW-LMA solutions. We confirm that at 99. 73% C.L. the high-LMA solution is excluded.