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。     

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     

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。     

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” ,…     

太阳核心中7Be电子俘获几率的计算

在太阳核心的条件下 ,7Be原子被完全电离 .所以 ,重新计算的7Be和8B太阳中微子流强分别约为 4 0 0× 1 0 9cm- 2 ·s- 1和 6 1 8× 1 0 6 cm- 2 ·s- 1,而标准太阳模型预言的7Be和8B太阳中微子流强则分别是 4 80× 1 0 9cm- 2 ·s- 1和 5 1 5×1 0 6 cm- 2 ·s- 1.这将进一步增大在SuperKamiokande太阳中微子实验上中微子流强的实验测量值与理论预计值之间的差异 .     

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。     

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     

2002年诺贝尔物理奖的启示

本文论述2002年诺贝尔物理奖获得者,R.Davis在探测太阳中微子丢失的成就;M.Koshiba在证实存在太阳中微子丢失,探测超新星中微子和大气μ中微子丢失以及证明μ中微子振荡的成就。此外,本文还叙述2002年诺贝尔物理奖给我们的启示。     

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。     

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。但是,正如莫里森指出的,近来理论预言的中微子数量已经下降(理论家仍在争论究     

“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。     

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     

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 2 0 0 1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。这非常重…     

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     

太阳核心存在三价铍7离子的计算

计算表明在太阳核心从R=0至R=0.125R⊙之间,存在三价铍7离子数几乎为零.重新计算的铍7太阳中微子和硼8太阳中微子流量要比标准太阳模型分别降低1.2倍和增加1.2倍.     

2002年度诺贝尔物理奖

对2002年度的诺贝尔物理奖和中微子天文学以及一些相关的有趣问题作了比较详细的介绍。介绍了太阳中微子短缺之谜以及长达三四十年的奋斗历程;SN1987A中微子的发现以及最近太阳中微子短缺之谜的解决。还介绍了X射线天文学的发现和进展。现在,X射线天文学已经发展成为可与光学天文学、射电天文学媲美的一门举足轻重的学科。