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大亚湾实验通过直接测量获得“迄今最精确”反应堆中微子能谱,专家表示——
【中国科学报】大亚湾中微子能谱精度还将继续提升
2016-02-16|文章来源:倪思洁 |【
 

  ■本报记者 倪思洁

  2月12日,美国《物理评论快报》发表了大亚湾实验的又一新成果。大亚湾实验的科学家通过直接测量分析,获得了迄今为止最精确的反应堆中微子能谱。

  大亚湾实验共同发言人、中科院高能物理所研究员曹俊在接受《中国科学报》记者采访时说,此次大亚湾实验在大部分能量范围内,中微子能量达到了前所未有的精度——好于1%,为未来的反应堆中微子实验提供了重要的测量数据。

  不过,曹俊表示,尽管获得了“最精确能谱”,大亚湾实验还将在2020年结束前,继续提高反应堆中微子能谱的精度。

  他告诉记者,目前实验在部分能量区域的精度还只有8%,对于未来的江门中微子实验来说,精度还有待进一步提高。“我们还要在大亚湾中微子实验中,积累数据、改进方法,将这些区域的精度从8%降低到1%以下。”曹俊说。

  “我们期望大亚湾实验获取更多的数据,更好地理解探测器,以提高能谱测量的精度,这对下一代反应堆中微子实验至关重要,比如江门中微子实验。”曹俊说。

  记者了解到,江门中微子实验被视为大亚湾中微子实验的延续,将致力于测量中微子的质量顺序,并进一步精确测量中微子混合参数。

  长期以来,中微子研究一直被认为有可能揭示许多未解的物理之谜,包括宇宙的历史、形成与未来。同时,中微子也是核反应堆发电时发射的副产物,这使科学家可以对其进行可控的研究。

  反应堆中微子能谱,是人类探知中微子过程中至关重要的“基础装备”。20世纪50年代,人们在反应堆旁首次探测到了中微子。自此,反应堆实验在揭示中微子振荡以及其它重要属性中起了重要的作用。而这些实验的一个关键因素是需要知道反应堆总共发射了多少个中微子(称为通量),以及不同能量的中微子各占多少(称为能量分布或能谱)。

  曹俊表示,同类型的每一个反应堆产生的中微子能谱都是大致相同的,因此,得到精确的反应堆中微子能谱就能为其他反应堆中微子的研究提供参考数据。

  在早期的研究中,科学家们根据对反应堆中复杂的裂变过程的理解,通过计算或其他间接方法来估计这些数值,对理论模型具有很强的依赖性。

  “我们这次发现这些理论模型与实际反应堆中微子能谱存在较大误差,而大亚湾实验的研究是通过测量直接得到的中微子能谱。”曹俊说。

  在大亚湾实验中,科研人员采集了世界上最大的反应堆中微子样本,进行了中微子能谱测量,也对中微子通量进行了新的测量。分析了217天、包含30多万个中微子的数据后,发现分析结果与理论预期存在两处偏差。科学家在实验中测得的反应堆中微子能谱有一个意外的特征,即在能量5百万电子伏特(MeV)左右,数据超出理论预期10%。

  “这个意外的测量与预言不一致,说明现有计算需要改进。”大亚湾实验共同发言人、加州大学伯克利分校及伯克利国家实验室的陆锦标说。

  该偏差显示出直接测量反应堆中微子能谱的重要性,特别是对于那些使用该谱型来研究中微子振荡的实验尤为重要,同时也暗示依赖于模型的计算可能需要重新研究。

  《中国科学报》 (2016-02-16 第1版 要闻)


 
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