DQZHAN訊：諾獎級別實(shí)驗(yàn)發(fā)布世界*高精度中微子測量結(jié)果！
繼2012年發(fā)現(xiàn)轟動世界科學(xué)界的中微子新的震蕩模式后，9月11日，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目再傳佳音——大亞灣國際合作組在《物理評論快報》發(fā)表了中微子測量的*新結(jié)果，將中微子混合角θ13和中微子質(zhì)量平方差的測量精度都提高了近一倍，為世界*高精度。
大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)位于深圳市大亞灣核電基地，為中廣核與中科院合作開展的***物理研究項(xiàng)目。大亞灣合作組由來自世界上七個國家和地區(qū)超過200位科學(xué)家組成，在大亞灣核電基地的六個反應(yīng)堆附近建造了八個探測器并放置在三個地下水池中。
中微子是一種不帶電，質(zhì)量極其微小的基本粒子，共有三種類型，即電子中微子、μ中微子和τ中微子，在目前已知的構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中，占了四分之一，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中同時扮演著極為重要的角色。中微子有一個特殊的性質(zhì)，即它可以在飛行中從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型，通常稱為中微子振蕩。原則上三種中微子之間相互振蕩，兩兩組合，應(yīng)該有三種模式。其中兩種模式自60年代起即有跡象，當(dāng)時稱作“太陽中微子之謎”和“大氣中微子之謎”。1998年日本的超級神岡實(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)大氣中微子振蕩，隨后太陽中微子振蕩也被多個實(shí)驗(yàn)證實(shí)。第三種振蕩則一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預(yù)言其根本不存在(即其振蕩幾率為零)。
2012年3月，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式，并測量到其振蕩幾率。這一中國誕生的重大物理成果，開啟了未來中微子物理發(fā)展的大門，在全球科學(xué)界引起熱烈反響，入選美國權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》評選的2012年十大科學(xué)突破，被稱為“諾貝爾獎級別”的重大發(fā)現(xiàn)。
利用*早建造的六個探測器采集到的217天的數(shù)據(jù)和全部八個探測器開始運(yùn)行后獲取的404天的數(shù)據(jù)，研究小組獲得了世界上***的中微子混合角θ13和質(zhì)量平方差測量結(jié)果。
這個實(shí)驗(yàn)要干嘛?
該實(shí)驗(yàn)將研究組成宇宙的一類重要的基本粒子——中微子的基本性質(zhì)，對于人們了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。中國科學(xué)院高能物理所的研究人員自2003年起開始進(jìn)行大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的前期研究，并根據(jù)大亞灣的地理特點(diǎn)，提出了原創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)方案和探測器設(shè)計。實(shí)驗(yàn)裝置建在廣東省大亞灣核電站附近的山腹內(nèi)，其物理目標(biāo)是通過探測核電站反應(yīng)堆在發(fā)電時的自然產(chǎn)物——中微子，**測量中微子混合參數(shù)θ13。此參數(shù)是中微子物理中*基本的未知參數(shù)，其**測量與宇宙中“反物質(zhì)消失之謎”有關(guān)，對未來中微子物理的發(fā)展將起到方向性作用。
這個實(shí)驗(yàn)牛在哪?
該實(shí)驗(yàn)是以中國科學(xué)家為主導(dǎo)的、有重要國際影響的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究國際合作項(xiàng)目，是中美兩國目前在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域*大的合作項(xiàng)目之一，實(shí)驗(yàn)的國際合作組有中國(包括香港和臺灣)、美國、俄羅斯等六個國家和地區(qū)的34個研究單位的200多位研究人員參加，得到美國能源部和其他參加國家與地區(qū)的經(jīng)費(fèi)支持，國際投入占實(shí)驗(yàn)投入的三分之一強(qiáng)。
為什么一定要選擇大亞灣核電基地?
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)位于深圳市區(qū)以東約50公里的大亞灣核電站群附近的山洞內(nèi)，地理位置優(yōu)越，緊鄰世界上*大的核反應(yīng)堆群之一的大亞灣核電基地，并且緊鄰高山，有天然的宇宙線屏蔽。
據(jù)介紹，經(jīng)過對國際上關(guān)于θ13實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的建議進(jìn)行整合，目前有法國的Double Chooz、韓國的Reno與我國的大亞灣。大亞灣核電基地因?yàn)閾碛械锰飒?dú)厚的地理?xiàng)l件，經(jīng)國內(nèi)外專家反復(fù)比較論證，是世界上進(jìn)行反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)研究的*佳場所。
實(shí)驗(yàn)的歷史進(jìn)展如何?
2006年9月中廣核與中科院簽訂“大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合作協(xié)議”，中廣核為大亞灣反應(yīng)堆中微子試驗(yàn)項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)場地等支持，并**參與項(xiàng)目的合作。
2007年10月13日，中微子實(shí)驗(yàn)在深圳大亞灣核電基地開工建設(shè)，中廣核為該項(xiàng)目提供了實(shí)驗(yàn)場所和水電、消防等各方面便利條件并承擔(dān)了部分研究經(jīng)費(fèi)，開創(chuàng)了中國企業(yè)資助、支持和參與國際大型基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的先例。
2012年3月8日中科院高能所發(fā)布大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目**階段的物理成果——發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩模式，并**測量到其振蕩幾率，這是在大亞灣核電基地誕生的一項(xiàng)具有****水平的重大科研成果。
目前中微子研究已進(jìn)入**測量時代，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)運(yùn)行取數(shù)。預(yù)計到2017年底，總共獲取的數(shù)據(jù)量將達(dá)到此次分析數(shù)據(jù)的四倍，因此中微子振蕩參數(shù)的測量精度將進(jìn)一步提高。到時候，描述中微子振蕩的三個混合角(包括θ12和θ23)和三代中微子兩兩間的質(zhì)量平方差將達(dá)到類似的測量精度，好于3%。****的測量精度為許多其他物理研究提供了可能性。此外，大亞灣采集到的創(chuàng)紀(jì)錄的反應(yīng)堆中微子樣本將幫助科學(xué)家在已知的領(lǐng)域之外尋找新物理。
