大亚湾发现新中微子振荡反物质消失之谜有望破解-第2页-北极星核电网

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“中微子消失”缘由是中微子振荡，第三种模式却一直没找到

在找到中微子后，人们发现总共有三种不同的中微子，分别是电子中微子、缪中微子和陶中微子。很多物理过程都能产生中微子，比如太阳能够发光，是因为太阳内发生着核聚变，这些核聚变同时也产生着中微子。太阳中微子跟太阳光一样，向四面八方飞出，地球上指甲盖大小的地方，每秒钟就会落下600亿个太阳中微子。反应堆发电的能量来自核裂变，它同样产生大量的中微子，大亚湾核电站的6个反应堆，每秒钟产生35万亿亿个中微子。宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸，在第一秒钟就产生了无穷多的中微子，它们一直存留到现在，地球上指甲盖大小的地方，每秒钟就会落下10万亿个宇宙大爆炸残留的中微子。

当柯万和雷因斯在反应堆边寻找中微子的时候，另一个美国科学家戴维斯开始在地下1500米的一个废旧金矿中寻找来自太阳的中微子。去这么深的地底下，是为了屏蔽地面上宇宙线对实验的干扰。由于太阳离我们太远，所以到达探测器的中微子远不如在反应堆附近的多，戴维斯比雷因斯晚了很多才看到太阳中微子。不过他发现了一个奇怪的现象，太阳中微子的数量只有预期的三分之一，这个困扰科学家几十年的问题，称为“太阳中微子失踪之谜”。在宇宙中，有很多能量非常高的宇宙射线，它们进入地球的大气层后，会打出中微子，称为大气中微子。从上世纪80年代起，人们就发现大气中微子似乎没有我们预计的多，称为“大气中微子反常”。

1998年，日本的超级神岗实验以确凿的证据，证明中微子存在振荡现象，一种中微子，能够在飞行中变成另一种中微子，然后再变回来。太阳中微子和大气中微子的丢失，都是因为它们变成了其它种类的中微子。更多的实验也证实了这个发现。戴维斯和超级神岗的领导者小柴昌俊获得了2002年的诺贝尔奖。

根据中微子振荡理论，大气中微子振荡和太阳中微子振荡，对应着两个中微子混合角23和12。还应该存在第三种振荡模式，对应中微子混合角13。这个振荡小得多，因此一直没有找到，但是它关系到中微子物理的未来发展，也跟宇宙起源相关。因此引起了科学界的极大关注。

大亚湾场地佳精度高，引来众多合作者

从2003年起，中国的物理学家就开始规划利用大亚湾核电站发出的中微子来寻找这第三种振荡模式，测出13。由于科学意义重大，世界上先后有7个国家的8个小组提出了类似的计划。大亚湾核电站的总功率世界第二，能发出更多的中微子，同时紧临高山，适合建立地下实验室，排除来自宇宙线的干扰，是世界上测量13的最佳场所。中科院高能所提出的实验方案，是世界上精度最高的，因此吸引了众多的国际合作者。美国也放弃自己的两个方案，转而加入大亚湾实验。

经过八年的准备和建设，挖了3公里的隧道，建立了三个地下实验厅，研制了8个110吨重、却异常精密的中微子探测器，放置在实验厅内巨大的水池中。大亚湾实验的第一个实验厅于2011年8月15日开始运行。四个月后，三个厅全部投入运行，开始获取有意义的物理数据。又过了三个月，研究人员不分昼夜地分析实验数据，只用了55天的数据，就发现远厅的中微子数丢失了6%，以确凿的证据证明13不为零。13的大小大约在9度左右，虽然比另外两个混合角小得多，但却比我们最初预计的要大得多!

诺贝尔奖获得者李政道、卡罗·鲁比亚教授以及十几位各大实验室负责人和粒子物理实验的发言人向中国高能物理研究所发来贺信。李政道先生说：“这是物理学上具有重要基础意义的一项重大成就!”

大亚湾实验能够捷足先登，某种意义上可以说是运气不错。去年日本的大地震，不仅震出了福岛核事故，也震坏了T2K实验的加速器，直到今年才修好。和大亚湾同时起步的法国和韩国的实验规模只有大亚湾的四分之一，建设周期短，如果13这么大的话，他们是可以抢先的。不过，运气只会光顾不懈拼搏的人。为了赢得国际竞争，大亚湾人从没有节假日的概念，每天两班倒工作16个小时。有的研究人员经常连续工作30多个小时。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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