变脸—中微子振荡-USTCICTS.PPT

如果中微子存在振荡，那么太阳产生的电子中微子 部分变成了其他中微子，就可以解释太阳中微子问 题。 1978年，Lincoln Wolfenstein，1985年，Stanislav Mikheyev 和 Alexei Smirnov指出，中微子通过太阳 媒介时，振荡被修改，这是MSW效应。 电子中微子通过太阳时变成缪中微子和陶中微子的 混合，后者可以用一个有效中微子代替。 所以，太阳中微子可以看成一个两中微子振荡问题。 L. Wolfenstein Stanislav Mikheyev 1944-2011 Alexei Smirnov 在太阳中微子问题中，两中微子振荡角可以用 来标志。 KamLAND实验的结果是 这个结果可以用 来解释。 大气中微子问题 宇宙线进入大气也会产生中微子，例如缪中微子。 地下实验探测到来自上方的缪中微子多于来自下方 的缪中微子，说明缪中微子在传播过程中也变成了 其它中微子。 这个问题也可以用等效两中微子振荡来解释。 大气中微子振荡问题中的振荡角和质量平方差 为： 超级神冈实验结果 超级神冈实验是建立在以下实验的历史上： 1980年代，Masatoshi Koshiba （小柴昌俊）在 太阳中微子实验的启发下在神冈锌矿建立神冈II中 微子探测器，证实了Davis的结果。 1987年，神冈探测器探测到来自超新星1987A的 中微子。 1996年，超级神冈实验运作，发现了大气中微子振 荡现象。 由于太阳中微子实验和超新星中微子探测（而不是 传说的中微子振荡的发现），Davis和小柴昌俊获 得2002年度诺贝尔物理学奖。 Raymond Davis 小柴昌俊 由于太阳中微子产生于核反应，典型的能量是几个 MeV（低于20MeV），和产生于核反应堆的中微子 能量差不多。 来自于超新星的中微子能量也是几个MeV. 宇宙线产生的大气中微子能量从几个MeV到几个 TeV。 加速器产生的中微子能量在GeV量级上。 下面我们介绍几个加速器中微子实验和核反应堆中 微子实验。 加速器中微子实验：日本的T2K实验 加速器产生中微子：通常用质子打在靶（如石墨） 上产生 介子， 介子然后衰变成反缪介子和 缪中微子。 J-PARC加速器的中微子beam line 产生的中微子为超级神冈探测器所接受，探测器 为5万吨纯水和11200个光电倍增管组成。 加速器中微子实验：美国的MINOS实验 类似T2K，主要产生缪中微子。 加速器中微子实验：意大利Gran Sasso的实验 这里有四家中微子实验，中微子来自欧洲核子中心。 著名的有OPERA （去年可能错误地发现中微子超 光速。） ICARUS，最近否证了OPERA的超光速结果。 OPERA实验示意图 ICARUS 加速器产生的中微子实验中的中微子能量通常很 高，所以，要测量中微子振荡，需要较长的基线， 通常是数百公里。 目前，来自这些实验的主要数据是： （MINOS 2011） 为了完备起见，我们给出太阳中微子实验关于另 一个混合角和质量平方的结果： 由于第三个质量远远大于第一个质量和第二个质 量，要直接测量 ，我们需要测量电子中微子在 真空中如何消失的（变成有效两中微子振荡问题）。 并且需要短基线测量，也就是说中微子探测器距离 中微子源是千米级，而中微子能量是MeV量级。 这正是核反应堆中微子实验可以做到的。 下面介绍几个核反应堆中微子实验。 核反应堆中微子实验：大亚湾实验 大亚湾中微子实验根据去年年底50天的数据，首次 获得准确的 的结果。这是中国对基础物理 迄今最大的贡献。 大亚湾核电站 大亚湾实验有三个地下实验室，计划8个中微子 探测器，已建成6个，各重百吨。 探测器内部 大亚湾实验的主要结果： 高达5.4标准误差置信度。 而其他实验最好的置信度不到3个标准误差。 Double Chooz 实验 这是在法国EDF-Chooz核电站的一个实验。Chooz 是一个村子。 Double Chooz的结果为 Double Chooz 探测器 * * 变脸 — 中微子振荡 李淼 中国科学院理论物理研究所　 Institute of Theoretical Physics CAS 2012.04.12 什么是中微子？ 中微子是是基本粒子家族的一员。 研究基本粒子规律的物理理论叫粒子物理学。 粒子物理学经过物理学