中微子六十年

 三、存在几种类型的中微子?前面我们介绍的中微子都是在电子的放射（β^±衰变）和吸收（K-俘获）过程中产生的,这类中微子称为电子中微子,用ν_?（电子中微子）和（?）（电子反中微子）表示.除电子中微子外,后来还发现了μ子中微子和τ子中微子.50年代,人们逐步认识到,安德逊在1936年发现的粒子-μ子与电子有许多共同点:1)电子和其反粒子正电子的电荷分别为-1和+1,没有中性电子;μ^-子和其反粒子μ⁺的电荷也分别为-1和+1,没有中性的μ子;2)电子和正电子具有自旋1/2,μ^-和μ⁺的自旋也是1/2;3)正、负电子.     

国外物理科普杂志精文提要

 六年前,加拿大圭尔夫大学的辛普森报告其在氚的β衰变实验中找到了质量为17keV的中微子,这个质量为电子的1/30,大大高于其他人在氚衰变电子能谱末端测得的非零中微子质量值.但辛氏的实验结果很快受到一批新实验的否定,只给人们留下了怀疑.然而最近几个月来,这一问题又一次成了物理学家们的热门话题.全世界共有五个核β衰变新实验获得了结果.     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.我们知道,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

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。     

中微子物理若干前沿问题

 在过去的几年间,大量的实验结果已经表明中微子有非零质量以及轻子味混合。这一进展为我们打开了一个全新的值得探索的基本粒子世界。关于中微子我们已经知道了多少,我们想要发现什么?本文将从理论与唯象的观点进行阐述。目前中微子物理的前沿问题主要包括:中微子真的发生味转化吗?有几代中微子?存在惰性中微子吗?中微子的质量是多少?中微子是马约拉纳粒子还是狄拉克粒子?轻子味混合矩阵的混合角有多大?轻子味混合矩阵包含CP破坏位相吗?如果包含,那么在中微子振荡和无中微子双β衰变中,这些位相会导致可探测的CP破坏效应吗?     

中微子振荡实验—超出标准模型的实验检验（Ⅱ）

4　大气 μ中微子丢失和中微子振荡大气中的高能中微子是由于原初宇宙线中的高能质子在大气上部与大气中的原子核相互作用而产生Ｋ介子和π介子 ,Ｋ介子和π介子随后衰变 :Ｋ →μ νμ,　Ｋ- →μ- νμ;π →μ νμ,　π- →μ- νμ.μ子接着衰变 :μ → νμ ｅ νｅ,　μ- →νμ ｅ- νｅ,因此 ,大气中高能中微子的成分中 ,μ中微子的数量应该是电子中微子数量的两倍 .80年代初 ,探测大气中的高能中微子的装置有 :日本的Ｋａｍｉｏｋａｎｄｅ装置 ,美国的ＩＭＢ装置以及Ｓｏｕｄａｎ装置 .由于 μ子的质量约为电子质量的…     

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…     

中微子质量之探索

 中微子是自旋为1/2的轻子,有电子中微子、μ子中微子、τ子中微子三种不同形态。由于中微子不带电,仅参与弱相互作用,不参与强相互作用和电磁相互作用,反应截面极小,所以很难在实验中观测到,对其质量的研究更是困难重重。探索中微子质量的意义中微子质量的研究对最微观的粒子物理规律和最宏观的天体物理、宇宙起源及演化都有重大意义,是探索粒子物理标准模型之外新物理的突破口与关键所在。在传统的粒子物理标准模型中,二分量中微子理论和轻子数守恒定律要求中微子静止质量为零。因为若中微子质量不为零,则根据爱因斯坦相对论,其速度必定低于光速,这样就会出现速度超过中微子的观察者。     

中微子及其家族

 ２００１年１月３日《科技日报》公布的“２０００年国际十大科技新闻”之一：“科学家发现τ子中微子存在的证据”称,“２０００年７月２０日,美国费米实验室宣布,美国、日本、希腊和韩国的５４位科学家经过３年的合作研究,首次发现了表明τ子中微子存在的直接证据。至此,粒子物理学标准模型中的１２种基本粒子已经全部被直接或间接探测到。τ子中微子的发现对揭开物质构成之谜以及探索宇宙天体奥秘具有深远意义。”为了理解这项科学发现的意义,我们首先介绍原子核和放射性原子核。从不稳定原子核β衰变的研究中,泡利预言了中微子。然后我们讲述物质世界中４种基本的相互作用和组成物质世界的１２种基本的费米子     

质量为17keV的中微子的新证据

1985年,加拿大Guelph大学J.Simpson发现,用注有氚的Si(Li)半导体探测器测量氚 β 衰变能谱,在能谱的低能区有一个扭曲.这可以解释为,每100次β衰变过程中约有一次产生质量为17keV的重中微子.可是,随后有五个以上的实验室用其他核素或其他方法都未能找到这种重中微子.因此,大多数理论家都不相信有这种中微子. 1988年,Simpson和他的学生A.Hime用改进的探测器测了氖与35S的β谱,证实是有1%的中微子是17keV的重中微子. 最近几个月出现了激动人心的新情况.有五个新实验结果发表,其中四个支持Simpson的发现,只有一个实验没有找到重中微子. 这…     

中微子质量和中微子振荡实验

本介绍中微子质量测量的历史和现状。介绍太阳中微子丢失实验的结果和大气μ中微子丢失实验结果。这些结果表明存在中微子振荡,即中微子具有质量。它是超出标准模型的信号。本还介绍了21世纪初研究中微子振荡的若干重要实验,例如长基线中微子振荡实验以及建造μ子 贮存环来产生高能电子中微子束进行中微子振荡的实验以及测量中微子振荡时的CP破坏的设想。     

中微子层出不穷de神秘故事

 在基本粒子的大家庭里,没有任何一个粒子,象中微子那样,那么令人不可捉摸,那么令人困惑,而又那么地充满生机.它伴随着整个近代物理的发展,引出一系列层出不穷的神秘故事.一、中微子的生日要考证中微子的生日,不是一件容易的事.最早的可信证据,是一九三○年十二月四日,当时年仅三十岁的泡里,在给图宾根的“从事放射性工作的女士们和先生们”的一封信中提及.在这封信中,为了解释β衰变丢失的能量以及所谓的“氮的危机”,泡里提出了关于存在一种探测不到的粒子的假设.     

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.     

具有整体代对称性的左右对称模型中的中微子质量

本文基于具有整体U(1)代对称性的SU(2)_L×SU(2)_R×U(1)模型推导了轻子的味混合矩阵,对中微子的质量问题进行了研究.在本文的模型中,产生轻子Dirac质量的汤川耦合拉格朗日密度具有整体U(1)代对称性,所以,模型中的带电轻子质量矩阵和中微子Dirac质量矩阵是Fritzsch形式的.但是,中微子除了具有Dirac质量,一般还具有Majorana质量,在这种一般情况下, 关键词： 中微子质量 轻子味混合矩阵 左右对称模型 代对称性     

日本的KamLAND实验给出中微子振荡的新结果

日本的KamLAND探测器是一个装有1000t超纯液体闪烁体的装置，它位于日本的Toyama．Toyama周围有53个用于核动力发电的反应堆，这些核反应堆会放出电子反中微子．KamLAND探测器主要探测来源于这些核反应堆的以及更远的核反应堆的电子反中微子的流强及能谱．用模拟计算的方法获得核反应堆放出的电子反中微子的流强和能谱，再与实验测量到的电子反中微子的流强和能谱进行比较，     

中微子质量之谜

中微子有无质量,苏、美科学家的实验结果不一致.为什么? 两年多以前,莫斯科的实验小组宣布中微子的质量至少不低于20eV.他们的结论得到爱沙尼亚科学院塔林实验小组的工作结果的支持[1].氚核(由一个质子和两个中子组成)β衰变为氦-3核(由两个质子和一个中子组成),当一个中子变为质子时,将释放出电子和中微子.莫斯科小组测量电子的能谱,从所得电子能量的极大值计算出中微子能量的极小值.从而得出中微子的质量;而塔林小组是用极灵敏的技术测量氚和氦-3质量之差,这一差值乃是中微子和电子在β衰变过程中所带走的总质量-能量.两个小组的实验结果…     

利用超新星爆发测量电子中微子静止质量

综述了中微子静止质量ｍυｅ的测量方法与结果,侧重介绍了超新星ＳＮ８７Ａ中微子测量的结果,即得到具有能量为８ＭｅＶ和３６ＭｅＶ的中微子飞行时间差,对于Ｋａｍｉｏｋａｎｄｅ,ＩＭＢ,Ｂａｋｓｏｎ分别为１．９ｓ,６ｓ和９ｓ,由此给出电子中微子静止质量上限为１４ｅＶ「９５％置信水平（Ｃ．Ｌ．）」,并且描述了计划建造的新型太阳中微子能谱仪,该谱仪在观测太阳中微子能谱的同时,将兼测超新星中微子,提供了在ｍυｅ〈１ｅＶ范围内测量中微子静止质量的可能性。     

探测到τ子型中微子存在的直接证据

 众所周知,按照粒子物理学标准模型和理论,物质应该由１２种基本粒子所构成,它们包括６种夸克和６种轻子。夸克包括下、上、奇异、粲、底、顶６种。轻子包括电子、电子中微子、μ子、μ子中微子、τ子和τ子中微子。至１９９５年,科学家通过多种实验手段已先后陆续探测到了除τ子中微子以外的１１种基本粒子,２０００年又发现了τ子中微子存在的直接证据。１９７８年,美国斯坦福大学物理学家马丁·佩尔从实验上发现了τ轻子,表明了τ子中微子的存在,从而荣获１９９５年诺贝尔物理学奖。但由于τ子中微子不带电,又几乎不与周围物质相互作用,所以科学家很难直接探测到它。