利用高能中微子探索宇宙线起源之谜

一、引言早在1912年,科学家就观测到了宇宙线,其主要成分是质子(约90%)和氦核(约9%)的高能微观粒子。迄今为止,观测到的宇宙射线中最高能量接近3×1020电子伏特,约等于48焦耳,相当于一颗时速150千米的网球的动能。一个直径远远小于原子的微观粒子被加速到如此惊人的宏观能量,比地球上最大的粒子加速器LHC所能产生的最高能量大7到8个量级。这让我们很自然地产生疑问:如此高能的宇宙线来自哪里?它们是怎么被加速到这么高能量的?

万里敦煌道 引领射电波——记超大型中微子射电探测阵列实验(GRAND)发展过程

2019年的春天,万里敦煌道,三春雪未晴。月牙湖畔,莫高窟旁,千年古丝绸之路上,一群不同肤色和面孔的物理学家相聚一堂,瞄准射电探测中微子实验进行了数天的会议。随后他们驾车穿越薄雪覆盖的祁连山脉,深入戈壁,到达青海冷湖地区,在方圆几百里内勘探环境。这里渺无人烟,几乎没有人类活动的痕迹,被誉为地球上最像火星的地区。青藏高原绵延千里,在这里由西南往东北海拔逐渐降低。高耸的昆仑山脉和阿尔金山脉在这里和祁连山脉相对,将柴达木盆地环抱其中。正是这样的环境,将这些人吸引到这里。

反应堆中微子探测器技术在核安全领域应用前景综述

2023年11月,日本科学家发表论文称开发了一种基于反应堆中微子的算法,可远程估算美滨3号轻水堆运行状态、燃料燃耗和燃料成分。中微子是一种基本粒子,于1956年首次发现,其基本性质仍在探索中,相关实验研究至今仍是基础科学的重要前沿。核反应堆是中微子主要来源之一,探测反应堆中微子强度变化,可获取反应堆运行核心信息。

极高能中微子探测方法

中微子是构成物质世界的基本微观粒子之一,于1930年由著名物理学家沃尔夫冈•泡利提出。中微子具有微小但非零的质量,不带电,和物质相互作用很弱,在宇宙空间中沿直线传播,可以轻易穿透天体乃至整个宇宙,因此是回溯天体起源、揭示天体内部性质的重要信使。当下,中微子是物理学和天文学领域的热门课题。一、极高能中微子本文我们将瞄准极高能中微子探测进行解读。极高能中微子--能量从百PeV(1PeV=1015eV)至百EeV(1EeV=1018eV),它们的产生很可能与宇宙线起源这一持续了超过一百年的重要科学问题密切相关。不同实验测得到的极高能宇宙线能谱,在高能段出现了有趣的“膝”结构和“踝”结构。(如图1)

中微子的探索

从中微子概念的提出、中微子的发现及中微子振荡等方面,回顾了对中微子的探索历程.着重叙述了1988年、1995年、2002年获得诺贝尔物理学奖的中微子研究成果及我国大亚湾中微子实验的重大成就,并扼要介绍了未来的中微子研究方向.

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.

敲开新物理大门的中微子——2015年诺贝尔物理学奖介绍

2015年的诺贝尔物理学奖颁给了Takaaki Kajita(梶田隆章)和Arthur B.McD onald,他们在分别领导的大气和太阳中微子实验中发现了中微子振荡。这种现象表明中微子具有质量,相关实验结果是超出粒子物理标准模型的重大发现。通过介绍这些实验以及相关的物理,以期读者对中微子研究有较为全面的了解,并对物理的知识体系和研究方法有比较清楚的认识。

神秘的中微子

在广东江门,国家重大科技基础设施江门中微子实验装置正在紧张建设中。目前,位于地下700米的中心探测器有机玻璃球已经完成赤道层安装,预计2023年底完成整个探测器的建设,2024年开始运行取数。这是世界上最先进的中微子实验室,实验建造的中微子探测器将是世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器。

神秘的中微子

中微子[1]是近年来科学界的热门话题之一,2001年加拿大萨德伯里中微子天文台(SNO)的观测结果和2002年SNO与日本KamLAND实验的结果,均证实中微子可以发生振荡,即中微子质量不为零.

神秘的中微子

中微子是基本粒子家族中重要且具有特色的成员之一,是唯一只参与弱相互作用的粒子。泡利提出中微子假说之后,人们进行了一系列捕获中微子的实验。其中中微子的质量问题和中微子振荡现象是研究的热门课题。2011年9月意大利研究人员在实验中发现中微子超光速,这些引起理论界和实验界的争议,更将引发物理学家对中微子的不解之谜的探索和新的思路。

二参量描述的超光速中微子述的超光速中微子(英文)

根据中微子质量平方是负值的实验数据 ,提出了一个关于超光速中微子的量子理论 .用一个和最大宇称破坏相关的质量项将两个Weyl方程耦合在一起 ,得到一个描述具有永久螺旋度且超光速运动的中微子的新方程 .超光速粒子的速度在( 0 ,∞ )范围内变化 ,其内部相干迭加的两个矛盾场的相对变化导致亚光速粒子和超光速粒子的各种奇异特性 .这个理论和狭义相对论是兼容的 。

MC法甄别固体阵列反中微子探测器IBD事件

针对分离式塑料闪烁体固体阵列反中微子探测器建立了光学模型,进行了精细化MC模拟。模拟结果与实验结果对比验证了模型的正确性。通过精细化MC模拟,对探测器阵列内IBD事件的能量响应和时间响应做了定量分析。根据阵列探测器分离式的结构特点,设置了多维度的甄别条件,计算了探测器阵列的IBD事件甄别效率为4.31%。此外还分析了甄别条件的抗本底能力,探讨了甄别缪子事件和快中子事件的方法,快中子剔除效率达到99.80%。

中微子质量和中微子振荡实验

本文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。本文还介绍了 2 1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。

中微子振荡能解决太阳中微子问题吗

认为太阳中微子丢失之谜本身并不是问题，而是我们对太阳内部在极端高温条件下进行的核反应和衰变过程并不十分了解。如果核3He和核4He反应产生7Be的几率、7Be经电子俘获后产生7Li和电子中微子实际几率以及8B经β衰变的几率比我们现在计算所用的几率要低得多，那么，太阳中微子丢失之谜就可以得到更合理的解释。

阵列式反中微子探测系统模拟信号发生器设计

使用阵列式塑料闪烁体探测器结合多通道电子学系统对反中微子进行探测是目前较为流行的探测方法,其以多路信号之间的能量-时间符合关系来甄别中微子事件,其电子学系统建立后,需要有符合理论算法关系的多通道随机模拟信号对系统进行测试,以验证系统是否具有预期的探测效果。介绍了一种符合式多通道模拟信号发生器的设计,可以产生满足要求的模拟信号,下位机部分利用高速FPGA作为主控制单元,控制32路DAC通道对外输出信号;上位机部分使用直接抽样方法对蒙特卡洛算法得出的数据生成信号的输出通道、输出幅度和预期输出时间,通过USB传输给FPGA,由FPGA对信号进行精确控制,以达到在多个通道上输出满足要求的信号的目的。测试表明,本系统产生的符合式多通道模拟信号满足反中微子探测的能量-时间符合要求,为复杂的多路仿核信号模拟发生器的研制与改进提供了新的思路。

大亚湾反应堆中微子实验

我们所知道的物质世界由12种基本粒子构成。包括6种夸克，3种轻子和3种中微子。这些基本粒子中只有中微子不带电，仅参与非常微弱的弱相互作用．极难探测到。而宇宙中存在大量的中微子，每种中微子约为100个/厘米^3，与光子数相当。由于中微子数量巨大，其质量是否为零，对粒子物理、天体物理以及宇宙学都具有根本性的影响。

中微子的质量、混合和振荡研究

最近超神冈研究组的实验数据显示，中微子有质量、混合和振荡，ｍνｅ（００７±０．０４）ｅＶ．本文对中微子质量，中微子混合和中微子振荡作了计算。

简述中微子的独特性

本文分析了中微子的一些特性,认为中微子是一种普通的费米粒子,它应该有其它费米粒子所具有的一切性质如它有确定的内禀宇称,有一定的静止质量和有一定的磁矩等。不应该存在一些独特的性质如所谓中微子振荡现象。认为在弱相互作用中宇称不守恒问题并不是因为中微子没有确定的内禀宇称引起的,而是应该由更深刻更基本的原因引起的。对所谓太阳中微子丢失之谜应该用别的理论或模型来加以解释。

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 .

认识中微子

由于中微子的作用截面很小而不容易被探测和认识 ,从而人们给予中微子一些独特的性质 ,如中微子没有确定的内禀宇称 ,没有静止质量和磁矩或存在所谓中微子振荡现象等 .