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中微子振荡研究获诺奖 大亚湾核电基地在该领域也有重要贡献

2015-10-12 12:18来源:中山大学天文与空间科学研究院作者:李淼关键词:大亚湾核电核电站核电技术收藏点赞

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那么, sinθ13 到底是什么?这得从太阳中微子短缺说起。上世纪 60 年代末,科学家发现,来自太阳的中微子数目,比当时的粒子理论预言的要少。人们认为,这是因为部分中微子变成其他类型的中微子,这就是所谓的 “中微子振荡现象”。在基本粒子表中,一共有 3 种中微子。例如,在 β 衰变中产生的是 “电子型反中微子”——当中子衰变成质子时,伴随产生的是电子以及反中微子,这个反中微子由于伴随电子出现,被称为电子型反中微子。除了电子型中微子,还有 “缪子型中微子” 以及 “陶子型中微子”,都和轻子(电子、缪子、陶子)有关。如果太阳中微子由电子型中微子变成其他类型的,我们就能解释太阳中微子的短缺了。当然,如果我们能够探测到所有类型的中微子,中微子其实没有短缺。

那么,为什么不同类型的中微子之间会变换,就像川剧变脸呢?最简单的解释就是,所有 3 种类型的中微子都没有固定的质量,而它们的一些混合才有固定的质量。如果我们用 1、2、3 来标志这些有固定质量的中微子,那么不同的 θ 角代表,不同质量中微子与不同类型中微子之间的关系。例如, θ12 就与电子型中微子和第二个质量中微子之间的混合有关。这些混合角都是基本物理学常数,在深层次上,与宇宙中的物质起源有关。

中微子通过大气时也会振荡,叫 “大气中微子振荡”。太阳中微子振荡和大气中微子振荡实验明确告诉我们, θ12 和 θ23 都比较大,而 θ13 却很小。这个角到底是不是零或者到底有多小?一直是没有解决的问题。从去年到今年 1 月份,一共有 3 个实验得到了不等于零的值,但置信度都不高。这 3 个实验包括前面提到的 T2K 实验,还有美国的 MINOS 实验以及法国的 Double Chooz 实验。前两个实验中的中微子都是加速器产生的,而 Double Chooz 实验中的中微子是核反应堆产生的。Double Chooz 测到的 sin22θ13 是 0.086,比 T2K 的结果稍小,而 MINOS 实验测到的值最小,只有 0.04。虽然这 3 个实验结果差别比较大,但由于实验精度不高,还不算互相矛盾。

中方主导的大亚湾中微子实验

大亚湾反应堆中微子实验位于深圳市大亚湾核电基地,为中广核与中科院合作开展的世界级物理研究项目。

原标题:《来自中国的物理学突破》
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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