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.     

那些年,我们追过的中微子

<正>对中微子的观测,形成了全球天文界一次声势浩大的"接力探测"中微子十分神秘,不可捉摸。所以科学家花费了许多心血制造了多种重要的中微子探测器,来捕捉各种各样的中微子。目前己取得累累硕果。神冈探测器:发现超新星中微子神冈探测器(Kamiokande)的全称是"神冈核衰变实验",位于日本神冈町的茂住矿山地下914米的深处。神冈探测器由东京大学宇宙线研究所负责,于1982年开始建设,1983年4月建成。整个探测器是一个高为16米、宽约15. 6米的大水箱,     

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     

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     

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     

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…     

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。     

世界上第一个中微子实验室

中微子同物质的作用极其微弱,它有很强的穿透能力。从事中微子的研究可以利用它的这个性质。反应堆是中微子的巨大源泉。中微子能自由自在地通过反应堆屏障,向人们报告反应堆芯内部反应的过程。我们研究的目的有两个:第一,研究中微子数量和反应堆功率之间的直接耦合;第二,根据中微子的能量判断一些元素(如铀)在反应堆内部的反应强度,另一些元素(如钚)积蓄的数量。科学家认为,研究中微子应该制造精密的仪器,用远离反应堆、置于厚厚的混凝墙后面的仪器,就可以“看见”其内部特殊的“中微子光”。因此,产生了在罗文核电站建立专门的中微子     

FASER实验:简介与研究进展

FASER(ForwArd Search ExpeRiment)是一个位于大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)上的前向粒子探测实验. LHC质子对撞产生的质量轻、能量高的粒子往往会沿着束流方向飞行,并逃离传统粒子探测器的覆盖区域.对这些前向粒子的探测和研究是传统探测器实验很好的补充. FASER探测器(包括其专门用于探测中微子的子探测器FASERν)位于ATLAS对撞点处束流切线方向下游480 m,物理目标包括可能的暗物质候选者和对撞机产生的中微子. 2023年3月, FASER首次直接探测到约153个对撞机产生的高能中微子,信号显著度为16σ.随后, FASER合作组又公布了其暗光子搜寻结果,未发现显著信号,但给出了质量在17～70 MeV范围内、?在2×10^–5～1×10^–4范围内的暗光子可能性的世界最好限制.正在计划中的前向物理设施(Forward Physical Facility, FPF)或将成为未来HL-LHC时代前向物理研究的新阵地.本文将介绍FASER实验装置及其物理目标,并简要介绍FASE...     

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.     

从无穷小到无穷大的发现

近年来,科学家们已经展开了对粒子物理、天体物理和宇宙学交叉领域的探索,包括潜伏在山洞中探测致星系成团的暗物质粒子;把探测器置于南极冰面和地中海下探测来自外层空间的中微子;建造γ射线望远镜以便打开宇宙的新视角;追踪超新星爆发以解读促使宇宙加速膨胀的暗能量.     

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     

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……     

大肠杆菌E.Coli B/r和Bs-1生物学一次击中探测器的Thindown效应

Sch(?)fer等人用重离子O～U能量从1.5～19.5 MeV/u轰击E.Coli B/r和Bs-1生物样品,测量了它们的重离子失活截面,观察到了截面随入射离子的能量减小,阻止本领增加而减小的现象,即Thindown现象.最近,Katz和Zachariah所做的10MeV/u由He至Ar的离子对E.Coli作用截面的计算表明,E.Coli是一次击中探测器,报道的是对低原子序数和低LET离子的辐射响应,在这种情况下Thindown现象并不出现.由于E.Coli一类细菌的构造远比哺乳动物细胞简单,所以研究这些细菌的辐射效应显得更有意义.Thindown效应对辐射作用模型研究有重要意义.     

350—1200eV电子对氩的散射全截面测量

一、引言 电子对原子、分子散射全截面的知识对于检验各种电磁相互作用是很重要的;全截面的数据对于天体物理、等离子物理和化学物理等学科的发展也有很大意义。对氩的电子散射全截面结果对于气体探测器和激光的研究也十分有用。对于原子、分子的电子散时全截面研究始于1921年Ramsauer的工作。在大多数的早期实验中,采用Ramsauer技术,电子能量     

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…     

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。     

探测有质量的中微子

在日本池野山内部深处安装的一台巨大探测器已经证明了中微子在飞行过程中发生衰变。从而有力地提示这种难以捉摸的幽灵般粒子是有质量的。     

GALLEX终于产生了中微子

虽然,中微子被列在最难探测到的基本粒子之中,但是,在了解太阳如何利用它的核燃料产生能量这一问题上,中微子提供了独一无二的窗口。在太阳核心中,氢和其它原子核发生聚变的每一阶段都产生中微子,同时,数以亿兆计的、幽灵般的中微子流毫无阻挡地直接射向地球。     

“失踪的”太阳中微子之谜

50年前,H. Bethe首次提出了核反应提供太阳和其他星球辐射的能量的理论。但至今有关“失踪的”太阳中微子仍然是一个谜。新近,Bethe发展了由两位苏联物理学家提出的一种新概念:当中微子通过太阳体时由一种类型转变为另一种类型,从而为解这个谜开辟了新的途径。Bethe提出,氢核聚变成氦是太阳和其他较冷星球中产生能量的基本反应。此理论正好符合于观测结果,但有一个问题除外:即在此种核反应中应放出中微子,而地球应沐浴在这种太阳中微子流之中。R. Davis在南达科他州Homestake金矿中探测