科学之窗

《自然》:科学家探测到“地中微子”1997年开始建造的KamLAND探测器,位于日本西北神冈1000米深的矿井下,由日、美、中三国近一百位科学家组成的KamLAND实验组探测来自日本及南韩的二十多个核电站反应堆产生的中微子。     

有关中微子是否有质量的实验研究

本文回顾历史上研究中微子性质的若干重要实验,介绍日本超神冈合作组大气中微子振荡实验的新结果,展望未来对中微子性质的研究.     

中微子质量对粒子物理学的影响

1998年6月,日、美国际合作组的超神冈地下实验证实:中微子有质量和振荡,最轻中微子质量的实验下限为ｍνｅ=(0.07±004)ｅＶ,从而否定了中微子质量为零的传统认识。这是一项十多年来的重大物理学发现,对宇宙学中银河系的形成、演变以及宇宙最终命运的理论将产生重要影响,...     

科学家为何偏爱中微子

<正>人类首次确认37亿光年之外的超高能中微子的源头,这是继引力波之后的又一重大天文事件!人类探索宇宙的下一个重大发现也被认为或许就藏在宇宙中微子中。2018年7月,由威斯康辛大学麦迪逊分校主导的"冰立方"小组宣布,冰立方探测器于2017年9月22日探测到一个来自37亿光年之外的超高能中微子。美国宇航局(NASA)的费米卫星小组则宣布:在同一方向的一个编号为TXS 0506+056的天体的伽玛射线的亮度在此期间突然变大,这意味着这个中微子很可能来自耀变体     

加速器中微子束和探测器

中微子是一种不带电的弱作用粒子,它与物质的相互作用极弱,作用截面非常小。过去一直认为这类实验极难实现,产生的作用事例也是很少的。但中微子的作用截面与中微子的能量成正比。如果一方面提高中微子能量,另一方面提高加速器流强和中微子通量,同时又改进探测器的接受度,加大探测器的有效     

太阳中微子被~(81)Br和~7Li的俘获截面

最近提出用~(81)Br作为太阳中微子探测器来研究太阳中微子的通量。我们曾提出中微子老化假说解释了以~(37)Cl作为探测器的实验结果和理论值之间的矛盾。本文利用[2]中的假说及完全同样的参数计算了太阳中微子被     

“冰立方”藏在南极的中微子“捕手”

<正>中微子,这个曾在2011年的"超光速"乌龙事件中一度街知巷闻的粒子物理学名词,在国际物理学的舞台上几度掀起了波澜。先是2013年11月,位于南极的"冰立方"中微子天文台首次确定探测到了来自太阳系外的深空中微子;而后是2014年的2月11日,一组英国科学家对中微子的质量提出了新的见解,认为中微子比先前认知的要重得多;最近     

NASA找回失联7年的月球探测器

<正>近日,NASA利用强大的雷达成功找回了一颗失联7年多的印度月球探测器。该探测器名为"月船1号轨道探测器",直径约1.5米。2016年7月,研究人员利用"金石深空通讯体系"的70米长天线,向月球发射微波。然后通过直径100米的格林·班克望远镜,研究反射回地球的"雷达回声"。通过这些"雷达回声",科学家成功找到了印     

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.     

冰立方——深藏南极冰下的中微子探测器

2010年12月18日,历时10年、耗资2.71亿美元的＂冰立方＂中微子探测器,在寒冷而神秘的南极宣告建成。这一科学探索项目,将利用南极极为纯净的古老坚冰层作为＂望远镜＂,搜寻来自茫茫宇宙空间的高能基本粒子——中微子……     

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     

中微子具有质量的新证据

大爆炸留下的和恒星内核聚变反应生成的中微子是宇宙间最多却也是非常难发现的一种工原子微粒。这种微粒通常被认为是没有质量，也很少与别的粒子起反应。去年，研究人员用洛斯阿拉莫斯国立实验室液态闪烁体中微子探测器记录下的实验资料表明．中微子实际上是有质量的，尽管质量非常之小。目前．研究人员已经获得了增强这一认识的新证据。由于中微子构成了宇宙间粒子的绝大部分．因此，这一发现对于搞清宇宙的成分及其演化具有特别重要的意义。根据粒子物理学的标准模型，中微子有三种：电子中微子，μ子中微子和τ子中微子。每一种中微子还…     

揭秘中微子振荡与质量起源

<正>2015年10月6日瑞典斯德哥尔摩皇家科学院传来喜讯:领导Super-Kamiokande合作组的日本科学家梶田隆章(Takaaki Kajita)和领导Sudbury Neutrino Observatory(SNO)合作组的加拿大科学家麦克唐纳(Arthur B.Mc Donald)因为"发现了中微子振荡、由此表明中微子具有质量"而共同分享了今年的诺贝尔物理学奖.1中微子振荡的革命1998年梶田隆章宣布,Super-Kamiokande实验发现大气中微子在传播过程中改变身份("味道")的现象,亦称为中微子振荡.这些大气中微子产生于宇宙线进入大气层时     

欧洲核子研究中心(CERN)历程中的重大里程碑

1959年:280亿电子伏质子同步加速器启动(为当时世界上最高能量的加速器),首次用中微子束进行实验。 1963年:首次获得中微子相互作用的气泡室图象。 1967年;同位素分离器ISOLDE启动。 1968年:发明多丝正比室和漂移室(现已在全世界应用的两种通用径迹探测器)。 1971年:交叉贮存环启动(世界第一台和唯一的质     

探测低能量太阳中微子的低温两相电子泡探测器

提出并设计了一种新型的低温两相中微子探测器, 它利用电子泡在液氦池中特殊的传输特性, 实时、高效地测量了来自太阳质子-质子反应产生的低能量中微子. 该电子泡探测器的工作原理类似于时间投影室, 当入射中微子进入到探测介质液氦池中后, 与氦原子发生作用, 会激发弹性散射电子, 通过测量这些散射电子的能量及轨迹并与放射性背景信号分开, 就可以反推出入射中微子的能量和其他性质. 由于散射电子的信号很弱, 因此使用位于液面上方饱和蒸汽区的气体电子倍增器放大电子信号. 这种技术的突出优点是具有极高的空间分辨率和很好地抑制电离信号反馈的功能. 基于气体电子倍增器读取电信号和高精度CCD相机以进行探测光信号的新型时间投影室的研究, 目的是建造一个三维的空间分辨率为几个毫米量级的大型液氦低温探测器, 以探测能量低至100~200 keV的太阳中微子.     

“黎明”降临矮行星

<正>北京时间2015年3月6日,美国宇航局"黎明号"探测器在经过历时7年半、行程49亿千米的飞行后,终于抵达谷神星,成为迄今为止第一艘环绕矮行星运行的飞行器。这是太空探测历史上的又一个里程碑。北京时间2015年3月6日,美国宇航局"黎明号"探测器(以下简称"黎明号")在经过历时7年半、行程49亿千米的飞行后,终于抵达谷神星,成为迄今为止第一艘环绕矮行星运行的飞行器,而且是环绕地球-月球系统外两个天体     

宇宙线粒子水声效应的探索

一、引言加速器实验已经证实,带电粒子束穿过固体和液体介质时,能产生可探测的声讯号。在液体介质中,对发声机制和声波性质,以及可探测的能量下限进行了许多实验研究。最近几年,宇宙线工作者对该项研究产生了极大的兴趣,DUMAND计划正探索在5千米深海海底建造质量为10~9—10~(11)吨的探测器。利用声学效应或者-效应探测超高能μ介子和中微子产生的级联簇射,进行超高能相互作用和中微子天文学的实验研究。毫无疑问,如能实现     

多信使的盛宴

<正>在过去几十年内,天文学家已经观测到了几千个耀变体。"耀变体发射高能宇宙线和高能中微子"的图景很漂亮,却一直未得到有力的证实。但这个局面在2018年9月发生了改变:"冰立方"探测到一个遥远的超高能的中微子,而伽玛射线卫星探测到同一方向来的伽玛射线辐射。这两个探测结果表明,"耀变体发射高能宇宙线和高能中微子"的图景很可能是正确的,因此这个结果也被视为多信使天文学的一大突破。     

探测宇宙的新工具:中微子天文学

中微子几乎没有质量,与物质相互作用也极其微弱。探测由太阳和附近的超新星所发出的中微子可以为恒星演化理论提供直接的验证,并且导致对描述基本粒子性质的标准模型的修改。目前,几个大型中微子探测器正在建造中,以便探测宇宙中这些粒子的来源。对诸如银河系外吸积黑洞等中微子源的探测,不仅可以研究这些源,而且还可以像太阳中微子那样为物质的基本性质提供新的信息。     

宇宙中微子数值模拟研究获得重要进展

<正>由北京师范大学天文系张同杰教授主导的宇宙中微子数值模拟团队,运用国防科技大学研制的"天河二号"超级计算机,成功完成了3万亿粒子数的宇宙中微子和暗物质数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程.在模拟中首次测量到了中微子在宇宙结构中的微分凝聚(Differential Neutrino Condensation)效应,这种效应为当今和将来的宇宙学观测开辟了一条独立