中微子振荡

2012年3月8日，973计划项目首席科学家、大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率，将对粒子物理研究产生巨大的推动作用，介绍该结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报(Physical Review Letters)发表。 　　中微子是一种不带电，质量极其微小的基本粒子，共有三种类型，在微观的粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中同时扮演着极为重要的角色。中微子有一个特殊的性质，即它可以在飞行中从一种类型转变成另一种类型，通常称为中微子振荡。原则上三种中微子之间相互振荡、两两组合，应有三种模式，其中两种模式“太阳中微子之谜”和“大气中微子之谜”已被多个实验证实，但第三种振荡则一直未被发现，甚至有理论预言其根本不存在(即其振荡几率为零)。中国科学院高能物理研究所的科学家利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子，来寻找中微子的第三种振荡，终于在近日先于国际上的几个竞争实验室，首次发现了这种新的中微子振荡模式，并精确测量到该振荡几率，被国际同行专家认为是“完美的确认和漂亮的结果”。这次发现不仅使我们可以更深入了解中微子的基本特性，也为我们了解为什么宇宙中正物质远远多于反物质开启了大门。 　　2006年，973计划批准“大亚湾反应堆中微子实验”项目立项，针对大亚湾反应堆中微子实验的基础理论开展研究，设计了一系列高精度的研究方法，得到了此项突破性的成果，同时还培养了一支中微子研究的队伍，提升了我国在该研究领域的国际地位。

中新网北京3月8日电 大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳8日下午在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。 　　据介绍，这一重大物理发现结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报发表。今天晚些时候，王贻芳还将在中科院高能所就新发现的中微子振荡做学术报告，并通过网络直播，向全世界的粒子物理学家报告这一最新科学发现。 　　关于中微子 　　中微子又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻(小于电子的百万分之一)，以接近光速运动。2011年11月20日，科学家再次证明中微子速度超越光速。但欧洲核子研究中心表示在中微子速度超越光速这一结论被驳倒或者被证实前，还需要进行更多的实验观察和独立测试。

实验站现场执行经理李小男研究员正在介绍探测器运行情况。 　　深圳特区报讯(记者 綦伟 文/图)日前，美国《科学》杂志公布2012年度十大科学突破中，中国大亚湾发现中微子第三种振荡模式位列其中。《深圳特区报》一直关注大亚湾中微子实验，曾在2011年12月7日、2012年3月9日、3月21日、12月22日 进行跟踪报道，引起强烈反响。 　　昨天，《人民日报》头版头条刊发《大亚湾中微子实验成果世界瞩目》的消息，对大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式的成就和意义进行报道。 　　10年前，我国中微子物理研究还几乎为零 今天，来自大亚湾中微子实验的发现已上榜《科学》2012年度十大科学突破第4位。历经4年准备和4年建设，一个“抢”字贯穿大亚湾中微子实验过程，这是“抢”出来的世界级科学突破。 　　国际竞争中“抢”出国际领先 　　近日，记者再次来到位于大亚湾核电站内的中微子实验站，发现这里的科研人员们一如往常，正一丝不苟监测探测器运行取数情况，或进行实验设备的日常维护。实验站现场执行经理李小男研究员说：“入选年度十大科学突破当然高兴。但最感到痛快的，还是去年10月到12月大家抢着把探测器安装到位，成功开启运行的那一刻。” 　　那是一次果断的变阵提速。面对日本、美国、法国和韩国中微子实验的竞争，大亚湾实验国际合作组决定将计划安装的8个中央探测器改为先安装运行6个，力争最先发现中微子混合角θ13参数值。 　　“真抢!”李小男说，那一段时间没有节假日，天天从清早忙到深夜。不仅现场抢安装、抢调试、抢运行，远在北京中科院高能所的数据分析人员也抢先开发出分析软件并进行了多次演练。去年12月24日，6个中央探测器开始运行捕获中微子事例，两个月后，实验组便在置信度大于99.9999%的水平上测得θ13不为零，向世界宣布首次发现了中微子的第三种振荡模式。如此快的速度，让合作组内的美国伙伴们都感到不可思议。 　　国内多家单位在帮着实验组一起抢。科技部、中国科学院、国家自然科学基金委、广东省、深圳市和中国广东核电集团，共同出资1.57亿元对大亚湾实验给予支持。“用核反应堆来测量θ13参数值是最便利的，这个几乎所有高能物理科学家都知道。但是有哪个核电站会允许在离反应堆仅几百米的地方施工建设一个大型地下实验站呢?”当了解到实验的重要意义后，中广核集团不仅同意工程建设，而且还出资3500万元。深圳市政府为此专门召开了有20多个委办局领导参加的协调会，中心内容就是如何保证大亚湾实验工程顺利开工。 　　多方努力，保证了大亚湾实验工程安全高效建成投入使用。李小男感慨：“这恐怕只有在中国才办得到。” 　　实验运行6年 精测值50年领先 　　乘电动车进入幽暗的隧道，记者来到位于地下百米的实验大厅。今年8月，实验曾暂停，将另外两个中央探测器安装到位后，10月19日大亚湾中微子实验开始进入全部探测器同时运行的完整测量阶段。 　　“现在我们正用新的物理分析方法，以求更精确地分析这一物理结果。”李小男说，之前是数测到的中微子个数，现在加入能谱分析，即不仅知道有多少个，而且知道每个的能量是多少。两种分析方法可以互相验证。 　　由于新方法对探测器性能的要求更高，实验组已经在8月份对全部探测器进行了一次新的全体积不同能量的标定。“现在物理结果的统计误差约有10%。估计全部8个探测器运行约6年左右，将可把统计误差降到约5%的精度目标。50年内，这都将是最精确的测量数值。” 　　大亚湾中微子实验首席科学家、中科院高能物理研究所所长王贻芳研究员介绍,实验使我们更深入地了解中微子的基本特性，也对未来中微子物理的发展方向起着决定性作用。只有得到这一结果，才能设计下一代中微子实验，如为不同种类的中微子质量排序，或测量中微子振荡中的宇称和电荷对称性破坏，以理解宇宙中物质—反物质不对称现象，即宇宙中“反物质消失之谜”。 　　实验二期项目初步选址开平 　　大亚湾中微子实验组仍在“抢”。10月份到现在，李小男到处跑，开始为大亚湾中微子实验二期项目忙碌。“本来想喘几口气，没想到这么快就启动了。” 　　王贻芳透露，中微子实验二期选址已基本上定在江门开平，在距离阳江核电站和台山核电站都是53公里左右的地方。“正在立项中。我们计划能够在2014年前开始动工，用6年时间建成。” 　　王贻芳说，中微子实验二期工程建成后，将可期待在测量三种中微子的质量顺序上有一个重大突破。届时，我国对于中微子的研究将达到真正的国际领先。　　“一个方面的领先，不算全面的领先。”王贻芳说，计划中的我国中微子研究发展分三步走。第一步目标已经在大亚湾反应堆中微子实验站实现，在精确测量θ13值方面取得国际领先 第二步，中微子实验二期瞄准多个科学目标，将在很多方面开展中微子研究，取得突破后，我国便真正达到在国际中微子物理科学研究中的领先水平。之后为第三步远期目标，将利用加速器产生的中微子更精确测量中微子物理参数。 　　“在中微子实验二期中，中微子探测器将更大。”王贻芳说，一期8个中央探测器总共800吨，二期将达到2万吨。“探测技术上也将实现一个大的跨越。”