第四种中微子的发现冲击现有的理论

英国和美国的物理学家们最近获得一些惊人的证据,表明可能存在着又大又重的第四种中微子,它不时地在原子核的β衰变中出驯.当一个中子衰变为一个质子时,同时释放一个电子和一个中微子,一般情况下放出的电子和中微子质量很小或几乎完全没有质量.1985年,一位加拿大物理学家在实验室中观测到     

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。     

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.     

太阳中微子亏损与催化核聚变

由实际测量太阳中微子亏损，引出太阳可能就没产生这么多中微子，并通过催化核聚变提出反质子催化核聚变的设想。由此对太阳的能源机制引出了新想法，这对天体物理学（恒星演化及宇宙演化等）是个标新立异的想法     

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…     

敲开新物理大门的中微子——2015年诺贝尔物理学奖介绍

 2015年的诺贝尔物理学奖颁给了Takaaki Kajita(梶田隆章)和Arthur B. McDonald,他们在分别领导的大气和太阳中微 子实验中发现了中微子振荡。这种现象表明中微子具有质量,相关实验结果是超出粒子物理标准模型的重大发现。通过介绍 这些实验以及相关的物理,以期读者对中微子研究有较为全面的了解,并对物理的知识体系和研究方法有比较清楚的认识。     

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。     

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     

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.     

物理界名人质疑中微子比光速快

几十纳秒,这在我们日常生活中是感觉不到的一瞬间,但在实验物理学中却能产生重大差别。9月23日,一个欧洲物理学合作项目——OPERA(利用乳胶寻迹设备开展中微子振荡实验项目)——宣布了一项令人震惊的发现:在位于瑞士和意大利两地实验室之间进行了一次中微子基本粒子的地下之旅后,经过测速,研究人员发现,中微子完成这段行程要比光速走完同样距离     

太阳中微子振荡的非绝热效应

近来,MSW机制被建议用来解决太阳中微子之谜。根据这个机制,物质中的电子对电子中微子v_e和μ子中微子v_μ的作用的不等价性导致了真空中微子振荡方程的修正。修正后的振荡方程是     

幽灵耶 中微子

幽灵耶中微子困惑人们四分之一个世纪、幽灵般的中微子之谜还未解开。如今有迹象表明，太阳射出的中微子数量有亏损；（小）戴维斯（Ｒ．Ｄａｖｉｅｓ）首先用３０年以前设计的实验方法对此作了测量，由此给出了太阳核心和近核处热核反应的直接证据。一大罐６００吨四氯乙...     

“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     

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…     

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     

中微子可能突破宇宙速度极限

时下,物理学界被一则新闻打破了平静:一个由欧洲物理学家组成的团队宣布,经测定,一种名为中微子的亚原子粒子的突发速度打破了宇宙速度的极限——即由爱因斯坦于1905年确立的光速极限。如果此言不虚,那么这一事实将会改变我们的世界。然而这个"如果"却蕴含着一个大大的不确中微子突发速度似乎是宇宙速度极限的一个例外     

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     

揭开太阳中微子之谜的核天体物理学家--约翰·诺里斯·巴考

哲学家艾萨亚·柏林爵士(SirIsaiahBerlin)曾经引述了古希腊诗人阿奇罗库斯(Archilochus)的一段名言:“狐狸知道许多事,但刺猬却知道一件大事。”于2005年8月17日逝世的天体物理学家约翰·诺里斯·巴考(JohnNorrisBahcall,1935～2005)生前在向新朋友介绍自己和同事时,经常会用这样的句子:“我了解中微子的一切,而在座的朋友洞悉天体物理中的其他所有事情。”这种坦然自谦的品格正是对巴考的真实写照。但是这句话并不准确:巴考的科学兴趣和专业横跨了中微子物理、太阳以及其他恒星的结构、星系模型、类星体和星系间介质等诸多领域,共发表6…     

反中微子天文学和地球物理学

如果梦想在天上和地球上得到更多的东西,单单靠电磁探测是不充分的。对于那些视觉上是模糊的源,或者它们发射的能量主要不是以光子形式时,必须发展新的探测方法。这曾经推动了中微子天文学的发展,代表性的就是太阳内部发射中微子的探测。我们虽然已经认识到利用弱相互作用来探测天体物理各种源的有用性,但是反中微子探测的潜力尚没有广泛的探索过,本文的目的就是探索反中微子的探测。