无中微子双贝塔衰变实验发展沿革与未来展望

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事件,并对半衰期下限给出了1026年量级的限制。目前各实验组正在积极进行下一代实验装置的预研和建设,致力于将半衰期灵敏度提高到1027年以上。中国正依托锦屏地下实验室国际领先的实验环境,开发多个不同路线的探测技术。文章将概述国际上主要的大型无中微子双贝塔衰变实验的现状,并展示在锦屏地下实验室中探索这一前沿物理领域的前景以及基于不同探测器技术的实验方案。

HPLC分析烤烟绿原酸和芸香苷研究初报

探索了高效液相色谱法分离绿原酸和芸香苷的试验条件。研究结果表明，采用沸程60～90℃石油醚抽提，用磷酸二氢钾和甲醇溶液作为流动相进行梯度洗脱，可以较好地分离测定烤烟叶中绿原酸和芸香苷的含量。该法不仅具有良好的线性（相关系数为0．9984～0．9986）和重复性（相对偏差小于3．11％），而且绿原酸和芸香苷的平均回收率可达到97．99％和97．29％。对国内外烤烟叶分析的结果表明，湖南郴州、巴西和赞比亚烟叶中绿原酸含量较高；美国烟叶中的芸香苷含量较低；南非烤烟绿原酸和芸香苷含量的比值最低。

CsI(Tl)晶体探测WIMP实验中反冲核与电子信号的甄别(英文)

研究了CsI(Tl)晶体探测器中反冲核信号与电子信号的甄别能力。利用参数“tbar”来描述反冲核信号与电子信号两种脉冲波形的特性,并以此来甄别两种信号。对品质因子K的研究表明,脉冲甄别方法的甄别能力随反冲核信号与电子信号能量的降低而减弱。通过这一脉冲甄别方法,对于CsI(Tl)晶体探测器而言,可以区别反冲核信号与电子信号的最低的阈是25个光电子。

高效液相色谱法测定烤烟类胡萝卜素

为了建立一种快速、准确测定烤烟叶中类胡萝卜素含量的方法,探索了反相高效液相色谱法分离类胡萝卜素的试验条件.结果表明,采用90%丙酮提取和0.1%二丁基羟基甲苯抗氧化剂保护,用乙酸乙酯和90%含水乙腈溶液作为流动相进行梯度洗脱,可以快速、准确地分离测定烤烟叶中β-胡萝卜素和叶黄素的含量.该法具有良好的线性(相关系数为0.999 1～0.999 8)和重复性(相对平均偏差小于2.21%),平均回收率可达到94.25%,并可有效防止类胡萝卜素氧化,适用于大批量样品的分析检测.

不同卷烟和烟叶中主要多酚含量的差异

为了探索不同卷烟配方和不同产地烤烟中绿原酸和芸香苷含量的差异,利用高效液相色谱技术,对2个卷烟品牌系列产品以及湘南、湘西、云南和国外烤烟中的绿原酸和芸香苷含量进行了分析。结果表明,不同卷烟配方中绿原酸和芸香苷的含量及其比值不同,LR系列卷烟的绿原酸与芸香苷比值在1.20～1.40之间,WS系列卷烟的绿原酸与芸香苷的比值则在1.42～1.64之间,且高档卷烟中这2种主要多酚的含量均高于中低档卷烟;湘南烤烟中绿原酸和芸香苷的平均含量均高于湘西烤烟,湘南烤烟中主要多酚的总量在27.02～34.37mg/g之间,湘西烤烟中主要多酚的总量在20.80～25.98mg/g之间;美国和湖南烤烟中绿原酸与芸香苷含量的比值均大于1.5,津巴布韦、巴西、南非、赞比亚和云南烤烟中绿原酸与芸香苷含量的比值都在1.5以下。

不同品种烤烟烟叶调制前后理化特性分析

以云烟85、K326和红花大金元为材料,分析了3个烤烟品种调制前后烟叶的理化特性.结果表明:在保山隆阳烟区生态条件下,云烟85烤烟叶片的含水量高于K326,而K326叶脉中含水量高于云烟85,红花大金元的结合水含量高,叶片中的极性有机物含量高于云烟85.在云烟85和K326烤前烟叶中淀粉和蛋白质积累较多,而红花大金元烟叶淀粉和蛋白质含量相对较少,因而红花大金元烤后烟叶中总糖、还原糖、两糖差和氨基酸、烟碱含量均低于云烟85和K326.红花大金元烤后烟叶中非还原性多聚糖含量低,调制前后糖/碱变化幅度较云烟85和K326小,还原糖与氨基酸比值和氨基酸与烟碱比值均呈下降趋势,这些特征是该烟区红花大金元烟叶香气品质和工业可用性好的原因之一.

烘烤温湿度变化对不同烤烟品种烟叶膜脂过氧化作用的影响

以云烟85、K326、红花大金元(HD)3个烤烟品种为供试材料,研究了不同烤烟品种烘烤过程中温湿度变化及烟叶脱水速率对烟叶膜脂过氧化作用的影响.结果表明:烟叶含水率的变化与烤房相对湿度的下降幅度密切相关;红花大金元烟叶对烤房温湿度的变化比云烟85、K326烟叶更为敏感,脱水速率更快;烟叶脱水速率过快是导致剧烈膜脂过氧化作用和丙二醛含量大幅升高的直接原因.烘烤过程中过氧化物酶的活性除受烤房温度的影响外,还与细胞膜过氧化导致丙二醛浓度升高有关.丙二醛可以作为烘烤过程中烟叶脱水速率和细胞膜结构破坏程度的指示性化合物.

烤烟成熟期多酚及相关氧化酶活性的变化

研究了K326和红花大金元2个烤烟品种成熟期多酚及相关氧化酶活性的变化.结果表明,随着烟叶的成熟,叶片中的多酚和抗坏血酸的含量逐渐升高,打顶后30d达到最高,此后这2类化合物的含量基本保持稳定.烟叶中多酚氧化酶和过氧化物酶活性在适熟时达到最高,此后迅速降低.K326和红花大金元的多酚含量变化趋势基本相同,但红花大金元的多酚积累量均高于K326,而K326的抗坏血酸含量和POD,PPO活性均高于红花大金元.

土壤生态系统服务功能表征与计量

2015年是世界土壤年,健康的土壤是地球可持续发展的基石。然而,由于人类直接或间接的干扰,如土地利用变化、土壤管理和土地退化,使得土壤在全球变化压力下变得愈加脆弱。土壤在生态系统服务供应中发挥着至关重要的作用,土壤所提供的各种生态系统服务之间的相互协同或抵消作用是土壤生态系统服务功能研究的主要内容。土壤的碳、氮、水三大生物地球化学循环以及土壤的生物多样性与供给、调节、支持和文化四个生态系统服务紧密相关。为探索土壤可持续管理途径,提升土壤的生态系统服务能力,从碳、氮、水循环与生物多样性出发进行土壤生态系统服务功能表征与计量方法学研究亟待进行。开发用于评价土地利用和土壤管理可持续性的生态系统服务指标体系,采用多尺度、多目标、多因素集成分析探讨各生态系统服务之间的协同或抵消效应是研究的难点,而模型模拟可以在土壤生态系统服务功能计量研究中扮演重要的角色。

烘烤过程中不同品种及成熟度烟叶质体色素含量的分析

以红花大金元(HD)、K326,云烟85烤烟品种为材料,研究了烘烤过程中不同成熟度烟叶含水率和质体色素含量的变化。结果表明,各品种不同成熟度烟叶在烘烤定色期和干筋期含水率呈现不同的变化趋势,并且都以过熟烟叶含水率的下降速度较快,欠熟烟叶含水率的下降速度较慢;各品种类胡萝卜素的降解主要发生在变黄期,定色期后降解速率缓慢;不同成熟度烟叶烘烤过程中叶绿素的降解以过熟叶最快,欠熟叶最慢;云烟85叶绿素含量的下降速度较快,而红花大金元烟叶的叶绿素含量的下降速度明显较慢。

大面积MRPC宇宙线缪子成像原型装置的研制

大面积位置灵敏探测器阵列是宇宙线缪子散射成像系统的关键部分。研发了适用于研制的73.6 cm×73.6 cm大面积二维读出位置灵敏MRPC探测器上的双精细复用读出电子学,构建了一个包括上下2组、每组各3块大面积MRPC的宇宙线缪子散射成像原型实验装置。该装置通过上下两块塑料闪烁体进行触发,实验数据经过处理后能重建缪子径迹,采用PoCA图像重建算法,获得了散射成像实验图像,结果与蒙特卡罗理论模拟结果相一致,为进一步研究宇宙线缪子成像物理机制、成像算法等提供了良好的实验平台。

MRPC物理机制研究

主要研究了MRPC单层气隙工作的物理机制。MRPC工作的物理过程可分为初始电离和电子雪崩两个基本点阶段,依据气体导电理论和相关专业软件,可模拟计算出MRPC单层气隙中的感应电流、本征探测效率与时间分辨率等物理参数。将计算结果与实验结果相比,表明在MRPC中,空间电荷效应明显,电子雪崩甚至达到饱和。

热中子参考辐射场

在中国原子能科学研究院重水反应堆热柱上建立了热中子参考辐射场。中子能谱用飞行时间法测量；中子注量率用金活化箔和２３５Ｕ 电离室两种探测器进行绝对测量，其结果分别为１．１４×１０６（１±１．２ ％ ） ｃｍ － ２·ｓ－ １和１．１５×１０６（１±２．２ ％ ） ｃｍ － ２·ｓ－ １。对束的空间分布、镉比和γ本底剂量也进行了测量。其中，镉比为１．１×１０４ （１±１０ ％ ），γ本底剂量在４０ ｃｍ 和１００ ｃｍ 处分别为５ ｍ Ｇｙ·ｈ－ １和０．９ ｍ Ｇｙ·ｈ－ １。

湖南与云南烤烟黄酮化合物的含量分析

为了探索不同生态烟区和烤烟品种黄酮化合物含量的差异,以湖南和云南的K326、云烟87和云烟85为材料,分析研究了B2F,C3F,X2F烟叶中黄酮化合物含量的差异。结果表明,云南烤烟的黄酮含量显著高于湖南烤烟;不同等级烤烟的黄酮化合物含量存在极显著差异,且以B2F烟叶最高,C3F次之,X2F最低。云南7个主产区不同品种烤烟黄酮含量无显著差异,但昆明烟区的K326、云烟87和云烟85间黄酮化合物含量存在极显著差异。云南与湖南,以及不同等级之间的黄酮化合物含量差异与两烟区烤烟成熟期紫外光强度不同有关,这也是在相近生态烟区种植生态适应性较广的烤烟品种,其烟叶黄酮化合物含量差异不显著的原因之一。

中国锦屏地下实验室缪子辐射环境蒙特卡罗方法模拟

用蒙特卡罗方法对中国锦屏地下实验室(CJPL)的缪子辐射本底进行了模拟。在对宇宙线缪子进行模拟时,依据海平面缪子流强Gaisser公式建立模型,并利用MUSIC程序,模拟了CJPL实验室的剩余缪子归一化能谱,进一步利用FLUKA程序模拟得到了缪致光子、中子的产额和平均能量。结果表明:剩余缪子的平均能量369GeV,通量3.17×10-6 m-2·s-1,次级光子总的注量率约1.57×10-4 m-2·s-1,次级中子总的注量率约8.37×10-7 m-2·s-1。通过与世界上其他地下实验室本底水平的对比,表明CJPL的缪子辐射环境低于世界上大多数地下实验室。

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)进展

锦屏深地核天体物理实验(JUNA)项目将利用中国锦屏深地实验室(CJPL)的良好条件,在天体物理伽莫夫能量窗口开展核天体关键反应25Mg(p,γ)26Al、19F(p,α)16O、13C(α,n)16O和12C(α,γ)16O的直接测量。目前已成功完成400kV强流加速器和ECR离子源的研发,获得了400keV、10mA的质子束流和一价氦离子束流及800keV、2mA二价氦离子束流。大功率固体靶的研制及实验数据获取系统的建立也已成功完成。超低本底快中子探测器、4πBGO探测器阵列以及大立体角带电粒子探测器阵列已研制组装完成,并测量了地面和锦屏地下实验室的本底水平。总体来说,JUNA项目整体进展顺利,完成了中期设立的目标并通过了基金委评估(A级)和国际评估。

基于Geant4的射线探测仿真并行化研究

Geant4是一个用于粒子物理的大型蒙特卡罗仿真计算机模拟工具包。Geant4的并行化对于提高仿真效率具有重要意义。采用ParGeant4在Event层次上实现了射线探测器的并行化仿真,在多核处理器单机和PC集群上考察了并行化对计算效率的影响,并记录其运行时间与对应的串行算法仿真进行了比较。结果表明,采用ParGeant4并行化后的程序较串行程序效率明显提高,提高效率依赖于样本数量;而采用PC集群的并行化程序效率提高更加显著。

一种基于μ子进行核材料探测成像的模拟系统

宇宙射线μ子成像检测技术具有穿透力强、对高Z材料敏感等特点,特别适合检测特殊核材料,是监控核材料走私的有效方式之一。在搭建μ子成像检测硬件系统的同时,我们开发了一套针对实际硬件系统的模拟系统,并利用该系统开展μ子成像方法的研究。本文将介绍该模拟系统的有关情况,并给出利用该系统得到的仿真结果。相信这一工作将对实际宇宙射线μ子成像系统的设计给出指导意见。

MRPC宇宙线测试技术研究

采用宇宙线测试系统,同时测量两个空间位置对齐的多气隙电阻板室。采用两种不同的事例挑选方法对两个室的性能进行了分析。结果表明,当选取近乎垂直入射的事例时,MRPC的时间分辨、雪崩信号比例等各项性能均得到提高。还研究了pad间串扰对MRPC性能的影响。

利用向量投影法对α、γ粒子进行脉冲形状甄别

提出了一种脉冲形状的甄别方法——向量投影法,论述了向量投影法的原理和计算方法。对FADC采集的实测数据进行了计算,给出结果,证明了向量投影法可以实现α、γ粒子的脉冲形状甄别。