大亞灣實驗測得最精確的反應堆中微子能譜

大亞灣中微子實驗室
大亞灣中微子實驗測得了迄今為止最精確的反應堆中微子能譜。實驗採集了世界上最大的反應堆中微子樣本,分析了部分數據後,發現與理論預期存在兩處偏差,這為未來的反應堆中微子實驗提供了重要的測量數據。

研究中微子有可能揭示許多未解的物理之謎,包括宇宙的歷史、形成與未來。在宇宙大爆炸時期,中微子是產生的最多的粒子之一。現今仍大量產生於恆星內部的核反應過程和宇宙射線撞擊地球大氣層過程。

中微子也是核反應堆發電時發射的副產物,這使科學家可以對其進行可控的研究。事實上,在20世紀50年代,人們正是在反應堆旁首次探測到了中微子。中微子因為性質極不活躍,當時曾被認為不可能被探測到。自那之後,反應堆實驗在揭示中微子振盪(即電子、繆子、陶子三種中微子之間的相互轉換)以及其它重要屬性中起了至關重要的作用。

大亞灣實驗現在給出了最精確的、模型無關的能譜測量,並對中微子通量進行了新的測量。總共分析了217天、包含30多萬個中微子的數據,其中最具挑戰性的是如何準確地刻度探測器的能量響應。經過細緻的研究,在大部分能量範圍內,中微子能量達到了前所未有的精度——好於1%。

測得的反應堆中微子能譜有一個意外的特徵:在能量5百萬電子伏特(MeV)左右,數據超出理論預期10%,對應4倍標準偏差。“這個意外的測量與預言不一致,說明現有計算需要改進,”大亞灣共同發言人、加州大學伯克利分校及伯克利國家實驗室的陸錦標說。另外兩個實驗也得到了類似的結論,但其測量精度不如大亞灣。

【圖、文:節錄自中國科學院網頁】

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