获得“幽灵粒子”!学者带你了解江门中微子实

原标题:中国采购的突破 网友:我关注中科院高能物理研究所刚刚发布的消息:江门中微子实验装置正式建成成功,同时发布了第一个物理成果。中微子到底是什么?中微子对于探索重要吗? 11月19日,中国科学院高能物理研究所副所长、江门中微子实验协作组物理分析负责人温良建报告了江门中微子实验的首个物理结果。通过分析59天的有效数据,江门中微子实验测得了被称为“太阳中微子振荡参数”的混合角θ12与相关质量参数的配合,比以往实验的最高精度提高了1.5至1.8倍。 据介绍,这两个振荡参数rs首先是通过太阳中微子测量的,但它们也可以通过反应堆中微子精确测量。此前,两种方法测量质量平方差的结果不一致,相差约1.5倍标准差,称为“太阳中微子偏差”,这表明可能存在超出人们意识的新物理学。江门中微子实验证实了反应堆中微子的偏转。 “幽灵粒子”:隐藏宇宙起源的基本答案 对于大多数人来说,中微子是陌生的,但在构成物质世界的12种基本粒子中,中微子占了1/4,广泛存在于宇宙中。由于中微子是一种与任何物体相互作用的巴哈吉亚,且很难获得,因此它们是迄今为止人类了解最少的粒子元素,也被称为“幽灵粒子”。 但正是这种“低调”的粒子可能掌握着解开宇宙终极奥秘的钥匙。根据大爆炸理论,宇宙诞生时一定存在等量的物质和反物质。然而,近一百年来,人们并没有发现宇宙中存在大量反物质的迹象。一些科学家认为反物质已经消失。反物质去哪儿了?这是宇宙起源和演化研究的中心谜团。 经过多年的研究,科学家发现中微子振荡的电荷共轭-宇称对称性破缺(CP破缺)特征可以帮助解释为什么宇宙中物质多于反物质。为了测量CP衰变的大小,我们首先需要知道中微子的质量等级。 “中微子的质量是自然界的一个基本参数,影响着宇宙的演化。了解质量排名可以为确定中微子的质量和其他研究提供一种方法。”王一方说道。 王一方介绍目前对中微子的探索主要集中在三个方向:中微子的质量从何而来、三类中微子的质量排序以及中微子是否是其自身的反粒子(“主要粒子”属性)。 “了解中微子非常重要。了解和研究它们将有助于揭示宇宙演化的许多奥秘。”王一方说道。 从大亚湾到江门:中微子研究的“龙华精准进军” “江门中微子实验能够在短时间内完成如此高精度的测量,表明朱诺探测器的性能完全满足设计预期。”王一方说道。 江门中卫分项实验的成功并非一蹴而就,而是基于我国多年的积累。回顾我国中微子研究的历史,大亚湾中微子实验是一个绕不开的关键节点。 2003年,王一方作为中国科学院高能物理研究所的一名普通研究员,何先生注意到一个重要趋势:国际科学界正在尝试测量反应堆中微子的混合参数θ13,而这个参数是解决卡斯弗莱西中微子难题的唯一途径。当时,国外很多团队已经在做相关实验的准备。 “中国不能错过这个机会,必须积极参与。”同年,王贻芳提出利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子寻找中微子第三次振荡的实验计划,并与同事设计了实验装置。此后,经过多次呼吁,大亚湾中微子实验项目于2006年获得批准,成为当时我国基础科学领域最大的国际合作项目。 2012年,大亚湾中微子实验取得重大突破通过——仅用55天,科研团队就发现了中微子振荡的新模式,并精确测量了混合参数θ13。 “这个结果超出了预期,直接证明了后续深入研究的可行性。”王一方想起来了。 此后,大亚湾中微子实验一直保持着世界最高精度的θ13测量,也培养了温良健等一批中微子研究人才。到2020年成功退役时,该实验装置不仅完成了所有科学目标,而且其精度也达到了设计极限。 大亚湾中微子实验的成果为江门中微子实验奠定了基础。值得一提的是,大亚湾中微子实验设施退役后,江门中微子实验继续使用部分装置,成为科学遗产中的生动脚注。科学研究——“没有大亚湾中微子实验的成功,就没有江门中微子实验的今天”。王一方说道。 江门中微子实验:探索“宇宙密码”的超级武器 作为新一代中微子实验装置,江门中微子实验从设计到建造都肩负着攻克中微子根本难题的使命。其主要目的是确定中微子的质量排序——在王一方看来,这是解开后续一系列谜团的“钥匙”:“只有弄清楚质量排序,才能进一步测量CP衰变;如果排序是‘逆序’,那么确认中微子是否是‘主粒子’的过程将大大加速。” 此时发布的第一个物理结果显示了江门中微子实验的强大威力。 “这仅仅是开始,该设备的潜力还远未完全释放。”王益发吴说。 从技术角度看,江门中微子实验的先进性是世界一流的。该实验装置建在广东省江门市大石山地下700米处。其核心是一个直径35.4米的有机玻璃球,内含2万吨液体闪烁体,比国际同类设备大20倍,分辨率高2倍。王一方介绍,该装置的研发攻克了三大技术难题:用钢网格支撑有机玻璃球、克服液体闪烁体与水的密度差异。伟大的温柔;闪烁体液体纯度比大亚湾实验高数百倍,光衰减长度超过20米;自主研发的光电倍增管探测效率世界领先,可准确捕捉中微子反应的微弱闪光。 设计寿命江门中微子实验装置已有30年之久。在王一方看来,未来其探索范围还将不断扩大。除了克服质量分类问题外,还可以对太阳中微子和地球中微子进行深入研究。如果银河系发生超新星爆炸,该装置可以立即捕获中微子信号,有助于揭开恒星演化之谜。 江门Ne Experimentutrino非常国际化。主要国际合作项目有来自17个国家和地区、75个科研机构的700余名研究人员。谈及未来,王一方信心十足:“基础研究的突破需要时间,未来几十年,凭借江门中微子实验的超高精度,将不断产生重大成果,培养新一代物理学家。”

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