中微子很可能是一种超光子

最近,美国乔治·梅森大学一位退休物理学家罗伯特·埃利希再次提出中微子很可能是一种超光子(tachyon),即超光速粒子,而他是基于一种比测速度更灵敏的方法——检测它们的质量。相关论文已被《天体粒子物理学》杂志接受。以往人们曾多次提出中微子超光速,最近一次就是2011年的OPERA实验。意大利研究小组检测了从欧核中心传送至OPERA传感器的中微子,提出其速度比光要快一点点。但重复检测时却发现结果出了错——是一根光缆松弛造成的。     

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.     

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.     

始于尘,归于尘

正过去的七年里,我是一名科学记者,我报道了一些具有划时代意义的重大发现,比如2012年大型强子对撞机发现了希格斯玻色子,2016年LIGO首次探测到引力波等。还报道了一些有争议的说法,如研究人员在2011年的OPERA实验中表示发现了速度超过光速的中微子。不过现代物理学中最令人感兴趣并且以悲剧告终的传奇故事,当属BICEP2实验没有检测到原始引力波的结果。在Losing the Nobel Prize:a Story of Cosmology,Ambi-     

最近物理学综述评论性文献题录

91-211.双原子分子的光偏振.(　160(1990).No 10.73一123.参 211.91-212.第一次高能中微子实验.(　)　.ycnexu 　　,160(1990)No.10,126-135.91-213.高能中子束实验.(　　　)·ycne 　.Hayk,160(199),No.10.136一 153·参 13.91-214.中微子振荡和太阳中微子.( 　).ycnexu　160(1990), No.10,155——171 参14.91-215 超高密度存储器研究的重要性.〔岩崎俊一). 日本　用磁　学会志[日],14(1990),No.4, 591一592.91-216.超高密度磁记录.(中村庆久).日本　用 磁　学会志[日],14(1990),No.4,593一 601·参 25。91-217 磁带技术.(杉田龙二等).…     

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...     

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。     

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…     

无中微子双β衰变相关的中微子势（英文）

介绍了在双β衰变中的闭合近似下的原子核矩阵元,并在此基础上研究了无中微子双β衰变的中微子势部分及统计性质。分析结果显示,费米型和伽莫夫-泰勒型矩阵元部分贡献了几乎相等的正值,并且费米型部分一般比伽莫夫-泰勒型部分的贡献稍大,而张量部分的贡献虽小但不可忽略,其中有少量矩阵元为负。阐明了无中微子双β衰变的中微子势中费米型、伽莫夫-泰勒型及张量部分大于零矩阵元的关联。该统计结果粗略地揭示了这些组份对原子核矩阵元的贡献。Nuclear matrix element in double beta decay under the closure approximation is outlined, in which neutrino potential for neutrinoless double beta decay is studied with focusing on its statistical property. It is shown from the analysis that Fermi and Gamow-Teller parts provide almost the same positive values with the Fermi part slightly larger than the Gamow-Teller part in general, while the tensor part includes small but non-negligible positive and negative values. Positive correlation of the values between Fermi, Gamow-Teller, and tensor parts has been clarified. The statistics provides a gross view of understanding amplitude of constitutional components of the nuclear matrix element.     

FAIR项目Super-FRS超导二极磁铁端部优化

介绍了Super-FRS超导二极磁铁的磁场优化和端部削斜方案,采用OPERA软件对活极头进行削斜计算,得出合理的活极头尺寸,使各场下的积分均匀度在要求范围内达到了±2×10-4。最后将计算的积分场均匀度与磁场测量的结果进行比较,结果吻合得较好,验证了这种端部活极头优化计算方法的正确性。 The end optimization of dipole magnet of Super-FRS for FAIR by OPERA 3D has been introduced in this paper. By using a complicated chamfer, the integral field homogeneity which is better than 2×10-4 can be obtained. In addition, the paper also introduced the comparison between the magnetic field measurement result and calculation one, which confirms the method of the removable pole end chamfer very well.     

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。     

中微子的静质量

中微子和它的反粒子──反中微子是一类很奇怪的基本粒子.它是宇宙中数量最多的一种粒子.宇宙中光子的数量大约是量子的 108倍,而中微子比光子还要多.可是,由于它与物质的相互作用很弱,很难对它作直接的观测,至今人们对它的基本性质还了解得很有限. 通常都认为它的静质量是零,因此以光速运动.它不仅不带电荷,而且没有磁矩.它不参与强相互作用和电磁相互作用,只有弱相互作用.世界上只有左旋的中微子(自旋方向与运动方向相反)和右旋的反中微子(自旋方向与运动方向相同),不存在右旋的中微子和左旋的反中微子.与电子、μ子和重轻子(子)相应,中微…     

振荡中的中微子——中微子混合矩阵的提出与验证

<正>中微子是联系微观物质世界和宏观宇宙的桥梁,对人类理解物质基本组成及宇宙起源和演化至关重要。1956年,科温(C.Cowan)和莱因斯(F.Reines)等首次直接探测到了反应堆电子反中微子。1962年,布鲁克海文实验室发现μ中微子。日本物理学家立即提出描述中微子振荡的混合矩阵,即MNS混合矩阵。此前,苏联物理学家庞蒂科夫(B.Pontecorvo)也提出中微子混合和振荡概念。     

探索凝聚态中的马约拉纳粒子专题编者按

正年轻的意大利理论物理学家马约拉纳在1937年研究狄拉克方程时,发现了一种奇异的粒子,其反粒子即其粒子本身.这种奇异粒子被后人称为马约拉纳粒子.在已知的基本粒子世界,除了中微子,都不是马约拉纳粒子(Majorana),而中微子是否是马约拉纳粒子尚待实验检测.最近以来,探     

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.     

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。