大亚湾反应堆中微子实验工程

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  大亚湾反应堆中微子实验是一个前期研究中的中微子振荡实验,主要目标是利用核反应堆产生的电子反中微子来测定一个具有重大物理意义的参数——中微子混合角q13。

  中微子共有三种,是组成物质世界的十二种最基本粒子中性质最为特殊,被了解得最少的。它不带电荷,几乎不与物质相互作用。长期以来,人们认为中微子没有质量,而且跟DNA只有右旋一样,只存在左旋中微子,从而导致了微观世界的左右不对称。

  最近的物理研究表明中微子具有微小的质量。1998年,日本的超级神岗实验(Super Kamiokande)以确凿的证据发现中微子存在振荡现象,即一种中微子在飞行中可以变成另一种中微子,使几十年来令人困惑不解的太阳中微子失踪之迷和大气中微子反常现象得到了合理的解释。中微子发生振荡的前提条件就是质量不为零和中微子之间存在混合。2001年,加拿大的SNO实验通过巧妙的设计,证实丢失的太阳中微子变成了其它种类的中微子,而三种中微子的总数并没有减少。同样的结果在KamLAND(反应堆)、K2K(加速器)这类人造中微子源的实验中也被证实。Super-K实验与Homestake太阳中微子实验于2002年获得了诺贝尔奖。

  中微子振荡的原因是三种中微子的质量本征态与弱作用本征态之间存在混合。中微子的产生和探测都是通过弱相互作用,而传播则由质量本征态决定。由于存在混合,产生时的弱作用本征态不是质量本征态,而是三种质量本征态的叠加。三种质量本征态按不同的物质波频率传播,因此在不同的距离上观察中微子,会呈现出不同的弱作用本征态成分。当用弱作用去探测中微子时,就会看到不同的中微子。