大亚湾中微子实验时钟时标广播系统的初步设计

使用高速光纤、嵌入式系统以及高速FPGA,清华大学高能中心的研究人员为大亚湾反应堆中微子试验三个实验站点的时钟和时间分配研制了先进的时钟系统。论文讨论时钟系统的实现原理和具体设计,并对初步实验过程和结果进行了讨论。

大亚湾中微子实验中基于web的DAQ远程监测

现有的大亚湾中微子实验数据获取系统(Data Acquisition,DAQ)采用本地图形界面进行运行控制和状态监测,若采用远程登录的方式,网络连接质量不能完全满足远程操作图形界面的需求。因此开发了一套远程监测软件,它在现有的大亚湾数据获取系统的基础上搭建web service,采用基于web的方式实现对现有DAQ系统的远程实时监测,该系统自2013年7月1日起在大亚湾实验中开始使用,很大程度上提高了工作效率。

MVC框架在大亚湾中微子实验在线安全培训系统中的应用

主要阐述了MVC设计模式的原理、优点、不足,以及MVC在中国科学院高能物理研究所大亚湾反应堆中微子实验在线安全知识培训系统中的具体应用。

大亚湾中微子实验RPC电子学读出系统时钟分配插件的设计

介绍了大亚湾(Daya Bay)反应堆中微子振荡实验RPC探测器电子学系统中时钟分配插件的设计,包括了其硬件结构的设计和插件中FPGA芯片固件逻辑的设计。在制作和调试完成之后进行了相关功能和稳定性的测试。

大亚湾反应堆中微子实验物理分析2013年度报告

中微子是研究超出标准模型新物理的关键与突破口之一。中微子振荡是目前实验中直接观测到的新物理现象,可以使用PMNS矩阵描述,矩阵中2011年以前未知的参数有θ13、m232的符号以及CP破坏相角δCP。其中θ13不仅是混合矩阵的基本参数之一,其大小也直接决定了目前实验技术手段对后两个参数的测量能力,即决定了中微子理论与实验下一步发展的方向。大亚湾反应堆中微子实验的物理目标是精确测量,设计灵敏度为在90%置信区间上确定至0.01或更好。大亚湾实验使用8个全同的中微子探测器在山体覆盖下做远近相对测量,降低本底,抵消反应堆及探测器的关联误差,以达到设计精度。探测器系统和电子学系统得到良好的维护,运行稳定。大亚湾实验的系统误差可分为关联误差与非关联误差。最大的探测器非关联误差贡献为慢信号能量cut的效率误差,由探测器之间的相对能标误差决定,上述0.5%的能标误差带来0.12%的效率误差,优于设计目标0.24%。最大的关联系统误差为spill-in误差,通过研究刻度数据给出降低该误差的可行性。除了利用钆俘获方法测量θ13以外,还实现了利用氢俘获方法独立精确测量θ13。完成了超新星触发系统设计,并加入国际超新星预警系统。在物理分析平台方面,针对不断增大的数据量,扩大了CPU和硬盘资源,建立了计算环境监控管理系统、设计了新的软件框架,实现了满足分析需求的事例缓存机制。在能量刻度研究方面,完成了对2012年度刻度数据的分析,使正电子能量重建的精度达到了1.5%的精度。

大亚湾中微子实验令世界瞩目

21世纪初,中微子成为高能物理学的宠儿。难以测量的它,寄托了解决宇宙基础谜题的希望。随着国际上看好中微子研究前景,俄、法、美、日、韩等国相继提出8个测量“中微子第三种振荡”方案。此时,中国科学院高能物理研究所的王贻芳、曹俊等开始中微子实验的选址勘测。2003年,他们听说深圳大亚湾核电站边有座小山,立刻来勘査。

大亚湾反应堆中微子实验的历史考察

大亚湾反应堆中微子实验是我国中微子研究领域的大科学项目,是迄今我国地方政府和企业有实质性参与的首个重大基础研究项目,也是我国基础研究领域迄今最大的国际合作项目,旨在探究中微子振荡模式,测量相关参数。本文基于历史学研究方法,依据项目工程档案和访谈资料,参考相关学术论文、书籍和新闻报道等,对大亚湾中微子实验进行了工程史考察,力图还原项目从立项、设计、建设到精确测量中微子混合角θ_(13)的历史过程,并据此总结了若干成功经验。

大亚湾中微子探测器能量响应非线性的研究

大亚湾反应堆中微子实验利用大型液体闪烁体探测器探测来自反应堆的中微子。液体闪烁体探测器的能量响应非线性研究是准确重建能量的关键。论文详细论述了能量非线性的来源及测量方法,包括在探测器中利用不同能量的γ源进行刻度,利用本底事例进行刻度,以及在实验室开展的针对不同非线性来源的独立测量,最后通过联合拟合的方法给出测量结果并加以讨论。

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.

那些年,我们追过的中微子

对中微子的观测,形成了全球天文界一次声势浩大的'接力探测'中微子十分神秘,不可捉摸。所以科学家花费了许多心血制造了多种重要的中微子探测器,来捕捉各种各样的中微子。目前己取得累累硕果。神冈探测器:发现超新星中微子神冈探测器(Kamiokande)的全称是'神冈核衰变实验',位于日本神冈町的茂住矿山地下914米的深处。神冈探测器由东京大学宇宙线研究所负责,于1982年开始建设,1983年4月建成。

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.

从大亚湾到江门中微子实验

中微子振荡现象是当前粒子物理领域的研究热点.中微子振荡的发现确认了中微子具有微小的质量,这也成为探索超出标准模型新物理的重要途径.大亚湾反应堆中微子实验是研究短基线反应堆中微子振荡的地下实验,其利用远近点全同探测器对反应堆中微子事例率及能谱进行相对测量,以降低探测器关联误差及反应堆中微子流强预期误差.大亚湾反应堆中微子实验在2018年使用1958天的数据公布了中微子振荡参数sin^(2)2θ_(13)与|△m_(32)^(2)|的最新结果,其中sin^(2)2θ_(13)参数为目前最高的测量精度,达到了3.4%,|△m_(32)^(2)|的精度为2.8%,其与MINOS, NoνA及T2K等基于加速器中微子的实验测量精度相当.θ13的精确测量将有利于下一代中微子实验确定中微子质量顺序以及测量CP破坏相角等未知的中微子振荡参数,其中包括了我国正在建设的江门中微子实验.它的主要科学目标是通过在中等基线下精确测量反应堆中微子能谱来确定中微子质量顺序.探测器可以实现3%的超高能量分辨率和小于1%的能标误差,从而在6年的取数时间内以3–4σ的置信度测量中微子质量顺序.此外江门中微子实验也将精确测量中微子振荡参数,同时将在超新星中微子、太阳中微子、大气中微子、地球中微子、核子衰变等物理研究领域做出重要的贡献.

中微子振荡的发现与研究

从中微子振荡理论的提出、实验证实及振荡参数的测定等方面，回顾了对中微子振荡探索的历程，并介绍了我国大亚湾中微子实验研究的重大成就。

基于红外CCD的掺钆液体闪烁体液位测量方法

针对大亚湾中微子实验中对掺钆液体闪烁体位置进行标定的需求,采用红外CCD摄像头对液位进行非接触无损检测,然后通过图像采集、图像预处理、图像分割、液位定位和液位测量等图像处理技术,实现对掺钆液体闪烁体位置的检测。文章在介绍整个红外CCD图像处理系统的同时,重点介绍了分段线性灰度拉伸算法、数字形态学等方法。实验结果表明,所提方法提高了被测液体位置的精确度,有效解决了当液闪存于底部位置以及金属环位置时无法准确测量液位的问题,并且满足误差在正负2mm范围的实际要求。

双通道1Gsps波形取样电路研制

主要介绍了大亚湾中微子实验读出电子学系统中应用FADC(Flash ADC)进行波形取样、重建的研究,介绍了1Gsps的FADC相关情况,以及基于FADC的双通道波形取样电路设计及测试结果。

王贻芳:做“没什么用”的科学

他是诺贝尔奖得主丁肇中的弟子,他测得的中微子振荡模式被誉为中国本土最重要的物理学成果。他是第一个获得基础物理学突破奖的中国人,也是当代中国最重要的高能物理学家。2018年,他领导的大对撞机项目《概念设计报告》正式出炉,向粒子物理学终极问题发起挑战。沿着北京玉泉路走到中科院高能物理所东门,一路上几乎看不到什么商铺,平日里,幽静的大院里走动的人也不多.