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双β衰变加利福尼亚大学的物理学家第一次直接测定了一种非常罕见的放射性形式——双β衰变的半衰期。他们的成果对确定中微子的质量的理论尝试会产生影响。当原子核变换成一种需要较低能量的形式时,放射性发生。一个普通的方式是一个中子变换成一个质子而放射出一个电子和一个反中微子,即人们熟知的β衰变。在包含     

第四种中微子正式“死亡”

有争议的第四种中微子终于被宣布“死亡”。牛津大学的物理学家安德鲁·海姆最近承认他犯了一个错误。他的小组曾于1991年进行过一个实验,似乎表明有一种质量为17电子伏特的中微子存在。海姆的坦诚态度得到了许多理论物理学家的欢迎。因为如果真有一种17电子伏特的中微子存在,那末物理学家关于宇宙创生及运行的良好理论将遭到毁灭。关于第四种中微子存在的“证据”最早是于1985年提出的。加拿大圭尔夫大学的辛普森在做一次氚衰变实验时,发现了具有不寻常能量的电子。辛普森认为这种不寻常可用同时发射出一种17电子伏特的     

难以捉摸的粒子

几乎没有质量而且难以置信，稀少的　子中微子“鄙视”它周围的环境，很少与较之更普通的物质发生反应。这些特性使它很难被检测到。现在，一个国际物理学家小组宣布第一次“直接”探测到　子中微子，科学家已经间接地证明这种粒子的存在。 中微子的发现源于科学家无法平衡亚原子粒子的方程式。３０年代，泡利预言了一种质量极小而且与环境只有微弱反应的粒子带走了放射性衰变中损失的能量。几十年后，中微子的存在得到了证实。科学家认为有３种中微子，每一种都以与之反应的基本粒子命名：电子中微子与电子反应，μ子中微子与μ子反应，子…     

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~(26)P 显示新的衰变现象美国加利福尼亚州劳伦斯·伯克利(Lawrence Berkeley)实验室的物理学家们找到了新型放射现象的第二个例子.大约在一年以前,他们曾报道~(22)Al 会发生“β缓发两质子衰变”,现在又在~(26)P 发现了类似的衰变现象.一般来说,放射性衰变反映出不稳定的原子核有一种趋向稳定构造的倾向.稳定的方式之一就是调整原子核内质子和中子的数目,使其达到最适当的比例,以使原子核总能量降至最低.在普通的β衰变中,一个中子(或质子)转变成一个质子(或中子)同时放出一个电子(或正电子)及一个反中微子(或中     

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中微子没有质量,这是泡利(W.Pauli)在三十年代初为了解释核β衰变中“能量不守恒”现象而引入中微子时所要求的,后来为大量实验所证实. 不过最近有些物理学家正在对此提出挑战.美国、瑞士、法国和苏联都有人在进行这方面的研究.美国加州大学欧文分校的莱因斯(F.     

高能宇宙中微子的声探测

中微子在基本粒子家族中素有鬼魂粒子之称.它静止质量等于零,不带电荷,以光速运动,几乎不与任何物质发生相互作用.虽然它与质子、光子、电子并列为稳态粒子,但要直接探测它是不可能的. 1956年美国物理学家科温(L.Cowan)和雷恩(F.Reine)在新墨西哥州利用一台早年研制原子弹后废弃不用的反应堆作为反中微子源(中子衰变后产生,即n→p~ e~- (?)),估计每秒可产生10~(18)个(?)(反中微子),通过常年记录(?) p→n e~ , e~ e~-→rr反应中产生的光子辐射证实了确有(?)存在.自此以后,中微子探测,特别是太阳中微子和宇宙中微子探测便一直研究不断.近年来,随着高能天体物理研究的进展,人们并始酝酿打开中微子的天文观察窗口.因为,中微子不象光子,它不受磁场影响,也不会被散布在空间的宇宙尘埃及星光所散射,能穿透致密星体,因此,它可能带来远古宇宙纪元的信息,是理想的宇宙信使.(据估计,10~(14)eV光子一光子散射的结果,距离达10~7     

质子会衰变吗?

自然界中的自由中子是不稳定的,可以衰变成质子,同时放出一个电子和一个中微子,平均衰变寿命大概是15 min,可是到目前为止并没有观察到质子衰变.本文从粒子物理标准模型(夸克、轻子、希格斯粒子为基本粒子和它们之间基本相互作用)出发,讨论了质子衰变的可能性.建立在标准模型基础上的大统一模型给出了质子寿命的下限.文章同时介绍了目前实验给出的质子衰变寿命下限.     

加速器中微子物理

中微子是基本粒子中最为奇特的粒子之一.它不带电,稳定,质量接近于零,自旋为1/2,没有磁矩,以光速运动,属于轻子族,只参与弱相互作用.1930年,泡利为了解决原子核β衰变现象中出现的矛盾首次在理论上引进这种粒子.1933年费密称它为中微子(以ν表示),并提出四费密子相互作用来解释β衰变现象,奠定了弱相互作用的理论基础. 中微子广泛存在于自然界中,但用天然中微子来进行实验是十分困难的.首先,中微子与物质的相互作用极弱,其次,天然的中微子的数量也太少.因此,长期来中微子的存在及其性质都是以间接的方式确定的:从原子核β衰变的β能谱形状可推断中微子的自旋为1/2;从能谱高端的形状可推断中微子质量接近于零.     

地球中微子:来自地球深部的信使

中微子是构成物质世界最基本的单元之一,在自然界广泛存在.正在建设的江门中微子实验站(JUNO)是我国第二个大型国际领先的中微子实验站.地球中微子(geo-neutrino)是地球内部天然放射性元素(主要是~(238)U,~(232)Th和~(40)K三种同位素)衰变产生的反电子中微子.它们在衰变过程中也同时释放出大量热能,是驱动地球演化的主要地热能来源之一.地球中微子的通量和产生的热能成固定比例.因此,测量地球中微子的通量,可以获得放射性元素分布及其对地热能的贡献.江门中微子实验站的探测器质量为2万吨,运行一年所获取的地球中微子事例数达到400个以上,超过全球已有地球中微子探测器10年所探测事例的总和.江门中微子实验站周围500 km以内贡献50%以上的地球中微子事例数,利用地球科学手段可合理、有效估算实验站周围及邻区地壳的贡献,实验站测量总数减去地壳贡献,可得到地幔的贡献.因此,有效充分利用实验站可望帮助解决放射性元素衰变对地热能的贡献、测量Th/U比值和来自地幔的放射性地热等问题,并推动国内中微子地球科学研究的交叉领域发展.本文首先介绍了地球内部有关热量未解决的科学问题及地球中微子可能的贡献,其次介绍了地球中微子研究的国内外现状及精确地壳结构模型研究的重要意义,随后着重介绍了江门中微子实验的地球中微子探测潜力及其独特的地理位置和探测优势对地球科学研究的意义,最后给出总结和展望.     

氚原子核发射单能γ射线的上限

中微子质量的问题是粒子物理学和天体物理学的重要问题之一。在氚原子核衰变过程,即~3→~3H+e~-+(?)中,β射线的能量很低,因而目前有许多实验,通过测量氚的β射线能谱来研究电子反中微子的质量。由于氚原子核的这种重要性,实验上确证氚是纯β放     

原子核的双β衰变

原子核的单β衰变过程已为人们所熟知,一个典型的过程是中子衰变为质子,并放出电子和中微子,即n→p+e+v.自从1914年查德威克测量β衰变的连续能谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.例如,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.近几年来,规范理论研究的进展表明自然界中的一个基本定律——轻子数守恒律可能不是绝对守恒的,它在某些过     

超新星给出中微子质量的极限

中微子从死星的猝发已经帮助我们解决了一个使粒子物理学家和宇宙学家为之苦恼达十年之久的矛盾。它证实了指出这些粒子不具有一个有意义的质量的苏黎世实验室测量,而与俄国人所宣称的中微子有颇大的质量以致在空间中微子引力可以控制宇宙的最终命运相矛盾。     

自然信息

μ中微子和电子碰撞实验取得重要结果最近,美籍物理学家莫玮教授等和中国科学院高能物理研究所派往费密实验室工作的科学工作者合作,在进行μ中微子和电子碰撞的实验中,取得了鼓舞人心的结果。十多年前,魏因贝格和萨拉姆     

中微子振荡能解决太阳中微子问题吗

认为太阳中微子丢失之迹本身并不是问题，而且我们对太阳内部在极端高温条件下进行的核反应和衰变过程并不十分了解，如果核＾３Ｈｅ和核＾４Ｈｅ反应产生＾７Ｂｅ的几率＾７Ｂｅ经电子俘获的产生＾７Ｌｉ和电子中微子实际几率以及＾８Ｂ经β衰变的几率比我们现在计算机所用的几率要低得多，那主阳中向子丢失之迹就可以得到更合理的解释。     

中微子振荡实验的最新结果

大统一理论和宇宙学要求中微子具有一定的质量.现在已知的中微子有电子中微子v_e,μ中微子v_μ,可能还有τ中微子v_μ,但目前实验还没有找到v_τ.如果以v_1、v_2、v_3代表中微子质量本征态,那么不同种类的中微子就是质量本征态的叠加.经过一段距离的传播之     

宇宙线起源中物理学前沿问题

宇宙线是由奥地利物理学家赫斯在1912年高空气球实验中发现的.此后,人们在宇宙线的研究中发现了众多的基本粒子及其相互作用规律,中微子振荡的最早发现也来自太阳中微子和大气中微子实验.迄今为止,人们所知道的最高能量的粒子也来自于宇宙线的观测.宇宙线的起源、加速和传播是一个世纪科学问题,从中诞生了高能伽玛天文学、高能中微子天文学和极高能宇宙线天文学.目前,人们已经发现了为数众多的电子加速源,但作为宇宙线成分中最为主要的核子,其起源问题依然没有解决.精确测量宇宙线核子的成分和能谱,观测和研究高能伽玛射线、高能中微子及极高能宇宙线的产生地点和相关机制,有助于解决宇宙线的起源问题.此外,这些研究也是间接探测暗物质粒子,研究宇宙演化和新物理学规律的重要手段.     

时间旅行将成为可能

据国外媒体报道,古怪神秘的中微子再一次让粒子物理学家感到迷惑,在此之前,粒子物理学家发现来自太阳中微子实际测量的流量与理论模型之间存在较大偏差,这就是著名的中微子缺失之谜,中微子的缺失使得物理学家不得不思考当时认定的标准太阳模型是否存在问题。接着,空间中微子探测器发现宇宙中中微子存在震荡的现象,3种不同类     

科学家发现中微子确有质量

物理学家们最近宣布 ,他们发现了迄今为止最有说服力的证据 ,证明中微子还有微小的质量 ,从而揭开了一个长达 3 0年的科学之谜。这项发现意味着科学家需要调整他们的宇宙理论。自从沃尔夫冈·泡利 60年前猜测中微子存在后 ,人们一直认为中微子没有质量。但是 ,最近加拿大萨德伯里中微子观测台宣布 ,太阳中心核反应产生的中微子在前往地球的过程中形态发生了变化 (只有带质量的粒子才会改变形式 )。中微子的质量不会太大 ,只有质子的十亿分之一左右。但这种质量的存在却意义深刻 :———在粒子物理学中占统治地位的理论认为 ,改变的粒子没有…     

太阳中微子动摇了物理定律

美国天体物理学家认为.用粒子物理的标准模型来解释太阳中微子是不充分的。过去,天体物理学家一直用标准模型来预期来自太阳的中微子通量,但20年来在南达科打州的 Homestake 金矿中测得的来自太阳的中微子通量只有预期的1/3和1/2。此     

CP不守恒的发现

美国芝加哥大学的克罗宁(J. W. Cronin)和普林斯顿大学的菲奇(V. L. Fitch),17年前在布鲁克海文国家实验室做了一个极为重要的实验,发现了中性K介子在衰变时存在CP不守恒现象。这一新发现使人类对微观世界的认识又大大深了一步,同时又进一步向物理学家提出了新的挑战。