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大亚湾中微子实验都做了什么?—新闻—科学网

发布时间:2017-12-04 阅读:

  大亚湾中微子实验做了什么? - 新闻 - 科学网络

  到2011年底,中国科学院高能物理研究所研究员曹军从科学网的博客上蒸发了三个月。直到2012年3月8日凌晨,一个新的帖子出现了:

  大亚湾核反应堆中微子实验将于2012年3月8日14:00在高能物理学会召开的新闻发布会上举行,并将于16:00举行专题报告,报告实验的最新成果。

  当天,高能物理发布的结果正是大亚湾反应堆中微子实验发现的新型中微子振荡模式,是2016年国家自然科学一等奖的成果。

  从无到有的八年剑

  2003年,正在美国留学实验中微子实验的曹军想回国。但当时中国只有中微子的理论研究和实验研究。如果回来的话,曹军很可能成为无用的英雄。

  有一天,他接到中国科学院高能物理研究所现任主任王一方的电话。很快,在王一芳的领导下,一个4人和5人的团队开始了对大亚湾中微子实验的初步想法。

  长期以来,物质世界的基本组成部分及其相互作用是自然界最基本的科学问题之一。粒子物理学是分子,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,取得了很大的成功。

  然而,1998年,科学家第一次发现了大气中微子振荡,并在2002年发现了太阳中微子振荡。这些发现表明,中微子质量轻微,这是超越粒子物理标准模型的新物理实验的唯一证据。大亚湾中微子实验项目第一人王义芳告诉“中国科学报”记者。

  结果,世界各地的粒子物理学家把注意力集中在发现反应堆中微子的第三种振荡上。

  大亚湾大亚湾反应堆中微子实验项目在解决项目所在地和经济困难后,于2007年10月开始实施。2011年8月15日,大亚湾中微子实验1号馆开始采编, 2011年11月5日,2号馆开始占据号码; 2011年12月24日,3号馆开始采取这个数字,所以大亚湾中微子的实验正式运行。

  在2012年头两个月,科学家们开始进行深入的研究和分析。在实验正式运行之前,1号馆已经产生了大量的数据。我们使用这些数据来了解检测器并建立分析方法。此前,从2010年开始,我们用假冒软件生成假冒数据,反复实践,并提前做好形式物理分析准备。曹军说。

  国际竞争不会很快破裂

  正如王义芳和他的团队将反应堆中微子振荡实验概念化,类似的国际实验正在如火如荼的进行中。

  当时世界上共有七个国家提出了八个方案,最后三个要实施,大亚湾的检测精度最高,数据采集效率居世界首位。王义芳回忆说,当时韩国的RENO实验和法国的Double Chooz实验都致力于发现中微子的第三次振荡。

  2012年2月,正式发射后的第二个月,研究人员发现了中微子的第三次振荡。 3月8日公布的结果,比韩国RENO实验快25天。

  之所以这么快,是因为我们有很多的工作是并行的,包括模拟分析,对探测器的理解,设备调试等等。曹军说。

  发表论文结果后,全球着名科学杂志和媒体发表了数百篇文章和评论,“科学”杂志评选2012年十大科学突破之一,并表示,如果研究人员认为中微子物理学可能是粒子物理学在大型强子对撞机没有发现标准模型以外的新粒子未来,大亚湾的实验结果可能标志着该地区起飞的时刻。

  基于这样的成绩,王一方和大亚湾实验合作小组还与其他四个实验小组分享了2016年度基础物理突破奖。

  根据科技成果的有关规定需要经过3年的实践检验才能获得国家科技奖的推荐。四年后的今天,这个成就获得了国家自然科学奖一等奖,实验组成员也很快。

  这是中国最高的荣誉,也是对合作团队成员的极大鼓励。王义芳说。大亚湾实验合作组由来自中国,美国,俄罗斯,捷克,香港,中国和台湾的38个研究机构和约270名研究人员组成。其中约150人来自内地16所大学和研究机构。

  项目前景卓越

  无论是王一方还是曹军,都会经常被问到这样一个问题:项目刚开始运行了两个多月就发现了第三个振荡,那你做了什么之后呢?

  经常遇到这样的问题,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中微子的第三次振荡是否存在的问题,另一方面是振荡是多少。第一个问题已经彻底解决了,但是振荡的大小也需要不断提高测量精度。曹军说。

  从2012年起,大亚湾中微子实验的准确度从20%提高到4%。

  这是本质上的一个基本参数。它的大小影响几乎所有的中微子研究。我们希望这个项目能够运行到2020年,以进一步提高准确度,充分发挥实验装置的潜力。另外,去年我们测量了反应堆最精确的中微子能谱,发现有两个与理论预期的偏差。这也是一个非常重要的结果,需要进一步研究。

  除大亚湾中微子实验继续提高准确度外,王毅芳还主持了中国第二个大型中微子实验项目,中国江门中微子实验已经开放,预计将在2020年完成。

  江门中微子实验将重点测量中微子的质量序列,并将进一步准确测量中微子混合参数。其土建工程规模约为大亚湾反应堆中微子实验的3〜5倍。王一芳告诉记者。由于大亚湾中微子实验的铺设,审批江门中微子实验的难度稍低,但技术挑战并没有减弱。

  2016年11月,中国第一条年生产能力为7500的75英寸20英寸光电倍增管生产线将为江门中微子实验提供一个能够更精确地将光信号转换成电信号的装置。截至目前,产学研合作组花了4年时间,终于实现了该设备的国产化。

  为了使大禹湾中微子实验更加准确,并为江门中微子实验提供更多预研的机会,来自中微子实验小组的大亚湾研究人员也为自身提出了许多新的挑战。我们想打开大量的探测器,更精确地对探测器进行校准,然后转换其中一个探测器来测试和预研江门的中微子实验。

  精度越高,我们可以找到的内容就越多,我们就越少,我们对世界的了解就越少。曹军说。

关键词: 自然科学