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大亚湾中微子实验都做了什么

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-06-29 编辑:技巧

作者:倪思杰资料来源:科学网发布日期:2017/1/9 10:22:41

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大亚湾中微子实验做了什么?

2011年底,中国科学院高能物理研究所研究员曹骏在科学网站博客上“蒸发”了3个月。 直到2012年3月8日凌晨,一篇新的博客帖子出现,内容为:

“大亚湾反应堆中微子实验将于2012年3月8日下午在高能物理研究所举行记者招待会,16336000将举行专题报道,报道实验的最新结果。” “

那天,高能物理研究所公布的结果是2016年国家自然科学奖一等奖的研究成果大亚湾反应堆中微子实验中发现的新中微子振荡模型

从一无所有到一剑八年

2003年,在美国学习并从事中微子实验的曹骏想回家。 但当时,中国只有中微子的理论研究,实验研究几乎是空白的。 如果回到家乡,曹骏很可能成为“英雄无用武之地”

直到有一天,他接到了中国科学院高能物理研究所现任所长王方毅的电话 不久,在王方毅的领导下,一个4到5人的团队开始了大亚湾中微子实验的初步构想。

长期以来,物质世界的基本组成部分及其相互作用一直是自然界中最基本的科学问题之一。粒子物理学是对分子、原子和原子核研究的自然发展和深化。 描述基本粒子及其相互作用的“标准模型”与所有实验数据一致,并取得了巨大成功。

然而,1998年,科学家首次发现了大气中微子振荡,2002年他们又发现了太阳中微子振荡 “这一发现表明中微子质量很小,这是目前唯一超越粒子物理标准模型的新物理实验证据。 “大亚湾中微子实验项目首先由王方毅完成,告诉《中国科学报》记者

因此,世界各地的粒子物理学家把注意力集中在用反应堆中微子发现第三个振荡的问题上

在解决项目选址和资金困难后,大亚湾反应堆中微子实验于2007年10月开始。 2011年8月15日,大亚湾中微子实验一号大厅开始检索数据。2011年11月5日,2号大厅开始检索数据。2011年12月24日,3号大厅开始检索数据,大亚湾中微子实验正式投入运行。

在2012年的前两个月,科学家们开始了密集的检索和分析工作。 “在实验正式运行之前,1号大厅已经产生了大量数据。我们使用这些数据来“理解”探测器并建立分析方法 早些时候,从2010年开始,我们使用模拟软件生成虚假数据,反复练习,并提前为正式的物理分析做准备。 ”曹骏说

国际竞争只是“快”而不是“坏”。就在王方毅和他的团队构想出反应堆中微子振荡实验时,类似的国际实验正如火如荼地进行着。

”当时,世界上共有7个国家提出了8项计划,最后有3项得以实施。大亚湾是世界上同类设备中检测精度最高、数据采集效率最高的。 ”王方毅回忆说,当时,韩国的雷诺实验和法国都致力于发现中微子的第三次振荡。

2012年2月,也就是正式运行后的第二个月,研究人员发现了中微子的第三次振荡 3月8日,结果比韩国的雷诺实验快了25天。

“速度这么快的原因是我们有很多并行工作,包括模拟分析、对探测器的理解、设备调试等。 ”曹骏说

关于这些成就的论文发表后,世界着名的科学杂志和媒体发表了数百篇报道和评论。 美国杂志《科学》将其命名为2012年十大科学突破之一,并表示,“如果大型强子对撞机的研究人员没有发现标准模型之外的新粒子,中微子物理可能是粒子物理的未来,大亚湾的实验结果可能标志着这一领域起飞的时刻。” “

由于这一成就,方毅和大亚湾实验合作小组还与其他四个实验小组分享了2016年基础物理突破奖。

根据有关规定,科技成果需要经过3年的实践检验,才能被推荐到国家科学技术奖。 四年后的今天,这项成果获得了国家自然科学奖的一等奖,这对实验组成员来说也是非常“快”的。

“这是国家的最高荣誉,也是对合作团队成员的极大鼓励。 ”王方毅说道 大亚湾实验合作小组由来自中国、美国、俄罗斯、捷克共和国、中国香港和中国台湾的38个研究所和约270名研究人员组成 其中约150人来自国内16所大学和研究所。

项目的前景是追求“卓越”

无论是在方毅还是在曹骏,人们经常会被问到这样的问题:“第三种振荡是在项目开始运行两个多月后发现的。后来你还做了什么?”

面对这样的问题,这两位科学家总是显得有点“固执”。 “当时的结果,一方面回答了是否存在第三种中微子振荡,另一方面,报告了这种振荡有多大 第一个问题已经完全解决,但是振荡的幅度仍然需要在测量精度方面不断提高。 ”曹骏说

自2012年以来,大亚湾中微子实验的准确度从20%提高到了4%

“这是自然界的一个基本参数。它的大小对几乎所有中微子研究都有影响。我们希望该项目将持续到2020年,以进一步提高其准确性,并充分发挥实验装置的潜力。 ”曹骏说,“此外,我们去年测量了最精确的反应堆中微子能谱,发现与理论预期有两个偏差。这也是一项非常重要的成就,需要进一步研究。 “

除了继续提高大亚湾中微子实验的准确性,由王方毅主持的中国第二大中微子实验项目江门中微子实验已经启动,预计将于2020年进行数据采集。

”江门中微子实验将致力于测量中微子的质量序列,并进一步精确测量中微子混合参数。其土木工程规模约为大亚湾反应堆中微子实验项目的3-5倍。 ”王方毅告诉记者 由于大亚湾中微子实验的预示,江门中微子实验的批准难度较低,但技术挑战并未减少。

2016年11月,中国首条年产7500管的20英寸光电倍增管生产线建成投产,为江门中微子实验提供了能够更准确地将光信号转换成电信号的装置。因此,由高能物理研究所领导的产学研合作团队终于在4年内实现了器件的国产化。

为了提高大亚湾中微子实验的测量精度,为江门中微子实验提供更多的前沿研究机会,大亚湾中微子实验队的科研人员也给自己提出了许多新的挑战。 “我们要用探测器打开大池,更精确地校准探测器,然后改装其中一个探测器来测试和预研究江门中微子实验。 ”曹骏说

“准确度越高,我们能找到的内容就越多,也许会少一点,我们会错过了解世界的机会。” ”曹骏说

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