双β-衰变研究现状及展望

本文分析了近年来无中微子双β-衰变的实验结果，介绍了今后几年将进行的双β-衰变实验情况。     

左右手对称模型中重中微子衰变

在左右手对称模型中,考虑重中微子质量少于左手规范玻色子W_L的质量,计算了重中微子的各类衰变,发现重中微子总衰变宽度按贡献可以分为左手部分为主、右手部分为主以及左右手部分可比拟3种情况.结果表明：当轻重中微子混合取最大值1,右手规范玻色子W_R取实验允许的最低质量时,重中微子总衰变宽度仍然远小于其质量.     

禁闭弱作用规范模型中的轻Dirac中微子

由于新的实验,使我们重新对中微子的Dirac质量产生了大的兴趣。本文讨论一种在禁闭弱作用的亚夸克模型和亚夸克大统一模型中中微子获得小Dirac质量的自然方法,并对在复合标度的粒子谱作了简单地讨论。     

加速器中超光速粒子试验和检测方法探讨

长期以来,人们都认为中微子没有质量,现在人们从从β衰变产生中微子非零质量试验结果的测量得到,他的上限是250ev,如右图1所示.而H2β-衰变测量的结果表明质量和能量的关系在接近18.568ev时有个非线性的变化.如图2.有些人引入负能量虚质量来描述它。     

~(150)Nd双贝塔衰变矩阵元最新结果

本文回顾了我们最近关于150Nd双贝塔衰变的计算.我们介绍了使用基于现实核力的质子-中子准粒子无规相位近似(pn-QRPA)方法计算了双贝塔衰变矩阵元的基本步骤.通过约束两中微子双贝塔衰变的费米矩阵元,我们部分实现了双贝塔衰变系统的同位旋对称性破缺的恢复,我们讨论了这种恢复对无中微子双贝塔衰变矩阵元的影响.我们发现,无论是对于有中微子或者无中微子的衰变,加莫夫-泰勒矩阵元只依赖于T=0的相互作用,而对T=1的相互作用不敏感,费米矩阵元则恰恰相反.对比以前的结果,我们发现同位旋恢复压低了无中微子双贝塔衰变的费米矩阵元,而加莫夫泰勒矩阵元则没有受到影响.我们对结果的误差进行了粗略的估计,同时与其他的计算进行了比较,发现各种方法之间依旧存在较大的分歧.     

中微子通信真神奇

中微子,是组成自然界的最基本粒子之一。它个头小,不带电,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙里的"隐身人"。那么,中微子是如何被发现的呢?19世纪末20世纪初,科学家在研究物质的β衰变时,发现了一个非常奇怪的现象:β射线能谱是连续谱,且物质发生β衰变后,总能量减少了。这个现象有悖于能量守恒定律。     

恒星环境下β^＋衰变的计算

对恒星环境下β^＋衰变的相空间积分进行了讨论．计算中考虑了Fermi函数、形状修正因子、子核反冲效应这几个方面对相空间积分的影响，以18^Ne（β^＋）18^F反应为例给出了不同温度下电子的Fermi-Dirac分布对相空间积分的影响．结果表明：低温下电子的Fermi—Dirac分布对相空间积分的影响很小，可以忽略．高温下电子的Fermi—Dirac分布对相空间积分的影响较明显．因此在恒星环境下讨论温度的影响是很必要的．     

Mo同位素分离技术研究

钼元素的稳定同位100Mo在测量双中微子双Beta的衰变和无中微子双Beta的衰变中具有很重要的作用，对无中微子双Beta的衰变和研究中微子性质有很重要的意义。丰度在90％以上的100Mo做成的CaMO4晶体在双Bet。衰变中有很好的应用前景。本论述重点介绍了钼的物理化学性质、探讨了100Mo的分离方法。     

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.     

有关中微子质量的最新报道

最近,美国、法国、瑞士和苏联的一些科学家在实验中发现了中微子是有质量的.他们的实验尚需反复进行,以求最后证实这一点.要是他们的实验结果是正确的,那就意味着中微子是宇宙中最重要的一种物质,它们可以通过自身的引力来阻止宇宙的膨胀. 中微子是由原子核里的中子衰变时产生的.它无处不有.据信,在每一立方厘米的宇宙空间中,就有大约一百个中微子.     

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.      

大统一前子模型与N_y实验结果对比分析

本文讨论了最近西欧中心的LEP关于轻中微子个数N_7的实验结果对大统一前子模型的限制.由于LEP的精确实验结果给出N_y=3,可能的大统一前子模型为禁闭弱作用大统一前子模型.我们也讨论了若允许重中微子代存在时,LEP实验结果对大统一前子模型的限制.     

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.     

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。     

An absence of neutrinos associated with cosmic-ray acceleration in γ-ray bursts

Very energetic astrophysical events are required to accelerate cosmic rays to above 10(18)?electronvolts. GRBs (γ-ray bursts) have been proposed as possible candidate sources. In the GRB 'fireball' model, cosmic-ray acceleration should be accompanied by neutrinos produced in the decay of charged pions created in interactions between the high-energy cosmic-ray protons and γ-rays. Previous searches for such neutrinos found none, but the constraints were weak because the sensitivity was at best approximately equal to the predicted flux. Here we report an upper limit on the flux of energetic neutrinos associated with GRBs that is at least a factor of 3.7 below the predictions. This implies either that GRBs are not the only sources of cosmic rays with energies exceeding 10(18)?electronvolts or that the efficiency of neutrino production is much lower than has been predicted.     

中微子佯谬解决及其对霍金实证论的支持

20世纪60年代后期,美国的戴维斯成功搜索到太阳中微子,但所得的数量只有标准太阳模型理论所预言的一半左右,由于弱电统一理论一直认为中微子的静止质量为零,这构成太阳中微子佯谬.然而,超级神冈探测器的实验显示:中微子的确发生了振荡,中微子拥有不为零质量,后续的Sudbury实验终于解决了中微子佯谬问题,引发了人们对弱电理论的质疑,思考其粒子物理学以及天体物理学意义,从而客观上支持了逻辑自洽的实证论.     

Neutrino mass hierarchy and lepton flavor mixing

In the standard model of particle physics there are three species of neutrinos whose masses were originally assumed to be zero. But the discovery of solar and atmospheric neutrino oscillations indicates that neutrinos are massive and lepton flavors are mixed. In this brief review we first give an overview of our current knowledge about the neutrino mass spectrum and lepton flavor mixing angles, and then comment on the seesaw mechanisms which allow us to understand the origin of tiny neutrino masses. We pay particular attention to the nearly tri-bi-maximal neutrino mixing pattern and the Friedberg-Lee symmetry to derive it. A relatively promising possibility of detecting hot and warm neutrino dark matter in the Universe will also be discussed.     

长基线中微子振荡实验的参数计算

本文应用中微子振荡理论，计算了长基线中微子振荡实验的几率和几率为确定值时的ｓｉｎ２θ和Δ之间的允许区情况以及中微子在物质（地球）中的传播轨迹。     

自然界可能存在超光速粒子

实验发现中微子的质量平方是负值。根据这一事实,对比Dirac方程和虚质量的Dirac方程,提出了一个超光速中微子的量子方程。一个虚粒子可以看作是超光速粒子。这个方程的显著特征是,时空反演是对称性的,而空间反演对称性有最大的破坏。