高能中微子天文观测进展

高能宇宙线在宇宙加速器中的产生和在宇宙空间的传播通常会伴随高能中微子的产生.高能中微子天文学是了解高能天体物理现象的独特的窗口.最近,位于南极的立方公里级的中微子探测器IceCube探测到了一批高能(Te V)事例,在5.7σ的置信度之上排除了大气背景的起源.这是人类第一次探测到的来自地外的高能中微子事例,开启了人类探索宇宙的一个新的窗口,标志着高能中微子天文学的诞生.本文简要介绍了高能中微子的探测历史,高能中微子探测器(特别是IceCube)的探测原理及现状,IceCube中微子探测结果,中微子起源的理论探讨以及高能中微子天文的未来展望.     

大亚湾与江门中微子实验

中微子物理是粒子物理中最活跃的分支之一,存在众多未解之谜,可能成为超出标准模型的新物理的突破口.本文总结了中微子物理的现状和主要的科学问题,着重介绍了我国正在进行的大亚湾中微子实验和建造中的江门中微子实验.通过研究反应堆中微子,2012年大亚湾实验发现新的中微子振荡,测得了中微子混合角13.本文介绍了大亚湾实验的物理背景和项目背景,简述了实验方法和设计思想,并描述了探测器设计和建造.许多新的想法和技术创新在探测器设计与建造中采用,使探测器相关的相对误差仅为0.2%.在未来几十年内,大亚湾将保持对这一基本参数的最高测量精度.江门中微子实验2008年提出建议,2013年正式启动.通过在53 km处探测反应堆中微子振荡,它将能确定中微子质量顺序,并精确测量3个中微子混合参数.采用一个设计能量精度为3%的2×104 t液体闪烁体探测器,江门实验在研究超新星中微子、太阳中微子、地球中微子、大气中微子、以及奇异现象寻找方面也极具吸引力.它将对多个物理目标进行国际领先水平的研究.文中我们介绍了实验设计和研发的进展.除了大亚湾和江门实验,我们也参与了无中微子双贝塔衰变实验EXO,设计了一个新式的加速器中微子束流线,进一步扩展了中微子研究.     

天山射电实验探测极高能中微子和宇宙线

宇宙中微子正开启一个电磁波观测宇宙之外的全新窗口.然而,传统的中微子探测手段由于造价过高,导致探测器有效面积不足或观测时间有限等问题,不便于进行高能中微子(一般认为能量大于1015 eV为超高能,能量大于1018 eV为极高能)的观测.射电阵列,采用造价低、全天候观测的射电天线,可以建造大面积的观测阵列,达到极高能中微子天文学和极高能宇宙线探测所需的高灵敏度.在科技部国家重点基础研究发展计划项目"宇宙第一缕曙光探测"的资助下,原型阵列TREND(天山射电探测中微子探测器)在2011–2012年的运行过程中取得了重要的成果,仅依靠单极化接收天线阵列,首次证明了不依赖于传统粒子探测器的自触发射电探测方式可以对高能粒子大气簇射进行有效探测.我们计划建造一个巨型天线阵列GRAND,这将是世界上1017 eV以上最灵敏的高能中微子望远镜,可以对高能中微子进行有效的观测.     

基于低温量热器的无中微子双贝塔衰变探测实验国内外研究进展

无中微子双贝塔衰变过程能够揭示中微子的粒子属性，打破标准模型的轻子数守恒，并且是目前获得中微子有效质量的重要途径. 本文通过对国内外无中微子双贝塔衰变探测实验的最新研究进展进行详细调研，重点对基于低温量热器的无中微子双贝塔衰变实验设计方案进行深入研究，并以意大利格兰萨索地下实验室（cryogenic underground observatory for rare events，CUORE）实验方案为例，详细地阐述了低温量热器技术的系统组成、工作原理以及现阶段所面临的关键难点，将要解决的问题主要包括极低温环境的搭建、核素种类的选取与探测塔的搭建、本底的甄别和微弱信号的前置放大.      

宇宙深处:探索高能天文中微子之谜——访冰立方中微子天文台徐东莲

 美国东部时间2018年7月12日11时，冰立方中微子天文望远镜团队宣布天文学领域的又一重大发现：架设在南极的望远镜实时预警系统于世界协调时间2017年9月22日20：54：30.43探测到一个能量约为290 TeV的高能缪子中微子（muon neutrino），并命名为Ice-Cube-170922A。这是首个拥有银河系之外源头的超高能中微子事件。对此本刊专访了曾在冰立方中微子天文台工作的青年科学家徐东莲博士，目前是李政道青年学者和上海交通大学物理与天文学院特聘副教授，研究方向为高能天体中微子和中微子天文。     

发现宇宙中微子

##正##中微子是构成宇宙物质的基本粒子,共有三种,与宇宙中所有的基本过程都有关系,因此成为科学家的研究热点。目前探测到的绝大部分的中微子来自太阳,另外,地球大气层里以及核反应堆附近也可以探测到一些中微子。来自太阳系以外的茫茫宇宙中的中微子比较罕见。目前,美国的一个科研团队报告了28个来自太阳系之外的宇宙中的高能中微子,此研究成果发表在11月22日出版的《科学》(Science)杂志上。     

关于地球中反中微子信号的研究

介绍了地球中反中微子的产生方式,并对反中微子的探测方式进行了说明.通过对能量分布函数的假设,研究了214Bi衰变产生反中微子的特有信号,并描述了偏移参数t对信号的影响.     

爱因斯坦探针探测keV能段暗物质信号的展望

探索暗物质的物理本质是当前天体物理学与粒子物理学的共同核心任务之一.质量落在keV能区的惰性中微子是热门的暗物质候选粒子之一,在粒子物理、天体物理和宇宙学中均扮演重要的角色.通过辐射衰变,keV惰性中微子释放出一个单色光子,其能量恰为惰性中微子能量的1/2,这一性质对惰性中微子的探测提供了可行的途径.2014年,一个国际合作团队利用XMM-Newton卫星数据在近邻星系团中探测到了峰值能量为3.5 keV的弱发射线信号,并提出这是惰性中微子暗物质的衰变信号.然而,对此发现的后续研究由于现有X射线数据信噪比的限制无法得到一致的结论.爱因斯坦探针卫星独特的大视场巡天将覆盖若干近邻大质量星系、星系团,对3.5 keV信号获得高置信度的探测或有效排除,并可对暗物质在keV能段的可能信号开展高灵敏度搜寻.     

神秘的中微子

中微子是基本粒子家族中重要且具有特色的成员之一，是唯一只参与弱相互作用的粒子。泡利提出中微子假说之后，人们进行了一系列捕获中微子的实验。其中中微子的质量问题和中微子振荡现象是研究的热门课题。2011年9月意大利研究人员在实验中发现中微子超光速。这些引起理论界和实验界的争议，更将引发物理学家对中微子的不解之谜的探索和新的思路。     

皖企入选污水处理科研国家队

10月15日，记者从中科大获悉．大亚湾反应堆中微子实验室日前在深圳大亚湾核电基地破土动工，中科大“核探测技术与核电子学”联合实验室张子平、安琪两位教授作为项目组成员参加了动工典礼。     

在电弱能标范围内右手中微子质量模型的研究

粒子物理的标准模型并不是完美的，对大气中微子流和太阳中微子流的测量提供了中微子振荡的证据，证明中微子非简并的质量和混合．研究了Hung模型，并计算了muon衰变的振幅．     

高纯锗探测器应用于稀有事例探测的研究进展

高纯锗探测器（HPGe）对于低本底稀有事例探测的发展具有重要的意义．本文介绍了HPGe的工作原理及其制备工艺，分析了对探测器起关键作用的钝化层和死层部分，并讨论了降低本底的关键技术．对于HPGe应用于包括暗物质探测和无中微子双贝塔衰变的稀有事例探测实验的进展，重点介绍了应用HPGe的CDEX、SuperCDMS、GERDA、MAJORANA等国际领先的稀有事例探测合作组相关实验技术和物理进展，进一步分析了HPGe用于下阶段国际稀有事例探测的发展方向．      

中微子研究新进展

自从前苏联的V. Lubimov（1980年）和瑞士苏黎世大学的W. Kundig（1986年）发表了关于中微子质量的研究以来，进一步的工作已在日本等国展开；现在有一批实验室在进行中微子研究。文章论述了两个关键问题，即光子与中微子的相似性和令人感兴趣的超光速中微子理论。     

2002年诺贝尔物理奖与中国人擦肩而过

2002年诺贝尔物理奖的一半授予美国的Ray moudDavis和日本的MasatoshiKoshiba,以表彰他们分别在探测太阳中微子和大气 μ 中微子时 ,获得的超出粒子物理标准模型的结果 ;另一半奖金则授予美国的RicardoGiacconi,以表彰他领导研制成世界上第一个宇宙X射线探测器 ,开辟了X射线天文学的研究领域 ,以及随后获得的许多重要成果。然而 ,人们可能不会想到 :这项诺贝尔物理奖原本很可能大陆科学家是有份的。一、R.Davis的成就人们知道 ,核聚变是太阳能的源泉。在总结多年对太阳观测的基础上 ,理论上发展了一个标准的太阳模型(StandardSolarMod…     

寻找宇宙中的暗物质

宇宙中存在暗物质已经得到大量天文观测的证实,但关于暗物质粒子的本质我们仍旧一无所知。为了理解暗物质的性质,许多暗物质探测实验正在展开。直接探测实验探测的是暗物质粒子与探测器物质碰撞所留下的信号,而间接探测实验则寻找暗物质湮灭的产物,如高能伽马射线、高能中微子、正电子和反质子等。理解暗物质所产生的这些信号需要我们了解暗物质的微观粒子的性质,同时也需要了解暗物质在星系或星系团中的分布形式等宏观性质。随着更大规模、更高灵敏度的实验不断投入运行,暗物质之谜有可能在不久的将来得以破解。     

首次确认太阳能量产生模型

正太阳内部的巨大能量来自两种核聚变过程。一种是质子-质子链(proton-protonchain)反应,约贡献99%的能量;另一种是碳氮氧循环(CNOcycle),仅贡献1%的能量。2014年,科学家们探测到了第一种反应中产生的中微子,而一项于2020年11月26日发表在Nature上的研究称,碳氮氧循环中的中微子也已被成功探测,这意味着,太阳能量产生方式的理论模型已被实验完全证实。     

对王淦昌抗战时期科学工作的补充研究

对王淦昌抗战时期科学工作进行了几点补充研究。(1)王淦昌《关于探测中微子的一个建议》一文遭《中国物理学报》退稿,原因在于其时正值《中国物理学报》停刊。(2)王淦昌在中国物理学会第十二届年会提交的论文是《万有引力与核子力的关联性》、《物质"创造"的模型》、《关于中微子的质量和中子的放射性》、《寻找同位素的新方法》。(3)回顾核乳胶照相技术发展历程,说明王淦昌《关于宇宙线粒子的一种新实验方法的建议》中的方法,还只是停留在试探阶段上,可操作性并不是很强,尚不是一个普遍接受和准确的粒子探测工具。     

杨振宁教授在与广西物理学界代表座谈会上的发言

在座谈会上，杨教授就高能物理学的发展、室温核聚变、二分量中微子理论和中微子质量、准晶体以及物理学的研究方法和物理学教学等问题发表了自己的见解。     

粒子弱荷的研究

为了研究有质量的中微子，在理论上引入了粒子（基本费米子、中间玻色子和强子）弱荷的新概念首次报道了弱荷守恒定律，并提出了检验弱荷是否存在的实验方案，根据弱荷的手征性，合理地解释了宇称不守恒的原因，根据弱荷的对称性扩展了标准模型，指出所有的中微子都是有质量的Dirac粒子，但是右手中微子和左手反中微子的弱荷为零，它们不参与弱相互作用，因而称为暗粒子。     

中微子物理及其在中国的前景

由日、美、中科学家组成的卡姆兰德(KamLAND)实验组在2002年发现了核反应堆中产生的电子反中微子消失的现象,文章在Phys．Rev．Lett．上发表后已被引用了1000多次,并被评为2002年国际十大科学新闻。中微子是一种非常小的基本粒子,几乎不与任何物质发生作用,很难探测,但它在粒子物理、天体物理与宇宙学中极为重要,迄今为止有关研究已获得三次诺贝尔奖。