中微子实验
第１０卷第４期２００２年１２月
北京石油化工学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
Ｐｅｔｒｏ—ｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．１０ＮＯ．４
Ｄｅｃ．２００２近年来国外的超光速实验
黄志洵
（北京广播学院，北京１０００２４）
摘要近１０年来，多国科学家进行了微波及光脉冲的超光速传播实验，其中不少实验是利用所谓量子隧穿效应而实现超光速的，而意大利科学家则在微波和开放自由空间条件下在短距离上完成了超光速实验。２００１年８月，Ｊ．Ｗｅｂｂ等人报告了对精细结构常数ａ的变化的研究结果，该研究是根据对类星体的观测，所分析的光是宇宙早期时天体发出的光；分析发现那时的ｎ较小（故ｃ较大）等等。笔者对超光速实验作了较详尽报道。还讨论了关于超光速相速实验方面的一些新情况。
关键词超光速；负相速；负群速；精细结构常数；物质波
中图法分类号０４３
１９０５年，年仅２６岁的Ａ．Ｅｉｎｓｔｅｉｎ在德文刊物（（ＡｎｎａｌｅｎｄｅｒＰｈｙｓｉｋ》上发表了４篇科学论文，其中３篇被后人认为是“伟大的”，因为它们分别提出了光子假说、质能关系式（Ｅ—ｍｃ２）、狭义相对论（ＳｐｅｃｉａｌＲｅｌａｔｉｖｉｔｙ，ＳＲ）。ＳＲ的基础是两个公设（物理定律在一切惯性系中都相同；光在真空中速度恒定，与观察者或光源的运动以及光的颜色无关），此外还依赖于一个变换（ＬｏｒｅｎｔｚＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＬＴ）。ＳＲ有４个主要推论（运动的钟变慢、运动的尺变短、光子静质量为零、光速是最高的速度极限）和３个关系式（速度合成公式、质量速度公式、质能关系式）。如把质能关系式列在ＳＲ之内，那么可以说ＳＲ有１０个独立要素或主要内容。
在ＬＴ中有一个重要因子（１一ｐ２）“２，其中卢是运动速度口与光速ｆ的比（ｐ＝ｖ／ｃ）。当口＞Ｃ因子成为虚数，造成质量、能量为虚数；况且，当秽由低速增加趋近于ｃ时，质量、能量均趋于无限大。这些情况使Ｅｉｎｓｔｅｉｎ在１９０５年、１９２０年的文章中都说“物质不可能以超光速运动”。１９０７年，Ｅｉｎｓｔｅｉｎ又从速度合成公式出发论证了“超光速信号传递的不可能性”，但口气上不十分肯定。总之，可以说物质、能量、信息以超光速流动的可能性均被Ｅｉｎｓｔｅｉｎ否定。
收稿日期：２００２—０５２５
２１世纪初有另一种声音出现并变得越来越强，那就是：人类不该在Ｅｉｎｓｔｅｉｎ的成就和论断之前止步，而应继续前进，不屈从于约定俗成的理论。只有不断向既有学说发起挑战，才是不断带来革命性发现的科学探索精神。这并不是说要去胡乱怀疑，而是在无边的宇宙和奥秘的自然界面前保持人类应有的谦虚。实际上，在国际和国内，已有一些科学家在研究超光速问题，也提出了一些解释超光速运动的理论。在国外，人为的超光速实验已接近有２０个。２００１年９月，在英国剑桥大学召开了一个有３０多位宇宙学家参加的研讨会。在会上，一个由天文学家和宇宙学家组成的研究小组提出警告——“科学家们必须修改那些被认为一直在支配宇宙的法则，其中包括相对论”；他们认为：“宇宙比我们原来已知的要奇异许多”。
１９９９年、２００２年，笔者出版了两本讨论超光速科学问题的专著。１１２］。现扼要介绍近年来国外的多起超光速实验的情况，以便使关心这个课题的人们考虑和检查它们能否作为“超光速不但有可能而且存在”的清晰证据。本文包含了文献［１，２］未曾提及的若干内容。
１早期的实验研究（２０世纪７０年代至８０年代）
在狭义相对论提出的前一年（１９０４年），著
第４期黄志洵．近年来国外的超光速实验２１
名物理学家Ａ．Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ在一篇文章中说，在光速以上（秽＞ｆ）的区域，粒子失去能量时将加速，给粒子能量时它将减速。这说明Ｓｏｒｅ—ｍｅｒｆｅｌｄ可能是考虑超光速粒子（后人称之为“快子”，ｔｅｃｈｙｏｎ）问题的第一人。１９１４年，Ａ．Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ以及他的学生Ｌ．Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ各发表一篇论文，详细分析了电磁波通过非色散媒质、色散媒质的情况，指出信号速、能速均不会超过光速（即仉＜ｃ，口。＜ｆ），从理论上肯定了狭义相对论的原则在波传播领域的有效性。这样，从表面上看问题已经完全解决，不再需要讨论了。但自２０世纪６０年代以来，Ｏ．Ｍ．Ｐ．Ｂｉｌａｎｉｕｋ和Ｅ．Ｃ．Ｇ．Ｓｕｄａｒｓｈａｎ等人重提超光速粒子的想法；Ｇ．Ｆｅｉｎｂｅｒｇ则发表长篇分析论文，认为快子的存在不与狭义相对论相冲突。瑞典科学家Ｔ．Ａｌｖａｇｅｒ等人用先进的设备在美国和欧洲做了广泛的实验，没有找到快子。１９７４年Ｒ．ｗ．Ｃｌａｙ报告说在广延大气簇射中发现了快子造成的信号，但未获得科学界的公认。因而，超光速的可能性仍被绝大多数人否定。
天文学家和天体物理学家在早期的观测中却较多地发现了宇宙中的超光速现象。２００１年，曹盛林的专著《芬斯勒时空中的相对论及宇宙论》中介绍了国际上观测到的天体超光速膨胀的情况［３］，指出已观测到６４个天体共１１１个超光速膨胀源。这些观测大多分布在２０世纪７０年代和８０年代，已确认有数十个类星体及其活动星系核内存在有超光速分离现象，而１９９４年在银河系内观测到超光速膨胀天体。
２１９９２年至２００２年问国外的超光速实验（人工光源）
近１０年来，有关“比真空中光速ｃ更快”的实验有了重大突破，做实验的是美国、加拿大、德国、意大利、奥地利等国的科学家。一类实验是使光或微波穿越某种位（势）垒或特殊制备的媒质，发现其穿越速度比穿越等长的自由空间（真空）更快。另一类实验则是使微波穿过自由空间（真空），中间不经过任何介质，发现在天线作某些特殊安置时微波传播的速度大于真空中光速ｆ，与Ｊ．Ｃ．Ｍａｘｗｅｌｌ理论不符，因而称之为“电磁波异常传播”。还有一类实验是通过对遥远宇宙天体进行天文观测，推断早期宇宙所发
１９９２年，德国科隆大学的Ａ．Ｅｎｄｅｒｓ和Ｇ．Ｎｉｍｔｚ最早报道了他们在微波进行的超光速实验［４］，是最早的用截止波导作位（势）垒的隧穿实验，结果为群速超光速，Ｖ。一４．７ｃ。实验方法为，把Ｍｏｚａｒｔ的音乐调制在微波载频上，然后使之分为两路：一路通过长１２ｃｍ的截止波导（作为位垒），另一路通过等长的以光速ｆ传播的传输线；然后在终端精测两路信号到达的时间差，结果是插入了截止波导的那路的信号先到达，通过计算得出信号在截止波导中的速度为４．７ｃ。１９９７年，Ｇ．Ｎｉｍｔｚ再次发表类似方法的新实验［５］，方法是使两路微波脉冲赛跑，结果为穿过位（势）垒（截止波导）的一路的电磁波超光速，口一４．３４ｃ；他们使用高分辨率示波器作为时域实验的检测装置，穿过位（势）垒的信号早到２９３ｐｓ。
１９９３年，美国Ｂｅｒｋｅｌｅｙ加州大学的乔瑞雨（Ｒ．Ｙ．Ｃｈｉａｏ）研究组发表了“单光子赛跑实验”［６］。令同一光源产生的两路单光子赛跑，测量到达终端的时间差，结果为穿过位（势）垒的一路的光子超光速，秽一１．７ｃ。位垒是多层固体介质，厚度仅１肛ｍ，光子是以飞秒（ｆｓ，即１０叫５Ｓ）级时问穿过它的。１９９４年，奥地利维也纳理工大学的Ｃｈ．Ｓｐｉｅｌｍａｎｎ等使用极短（１２ｆｓ）的激光脉冲所做的“光脉冲赛跑实验”［７ｊ，也得到了超光速结果；并发现位（势）垒厚度加大时隧穿时间增加，最终达到饱和后隧穿时间与位（势）垒厚度无关。此外，１９９７年法国Ｒｅｎｎｅｓ大学的Ｐｈ．Ｂａｌｃｏｕ和Ｌ．Ｄｕｔｒｉａｕｘ在二维受阻全内反射（ＦＴＩＲ）结构中进行双路光隧穿时间实验［８］，在相时间（与群速对应）测量中发现超光速。
由于“位垒隧穿”是２０世纪９０年代欧美科学家做超光速实验的基本方式之一，笔者曾与Ｇ．Ｎｉｍｔｚ教授作过一些讨论。２０００年１月４日他指出，消失模状态应在考虑量子力学的条件下来描述和理解；它通过无法测量的虚光子而呈现。２００１年１２月１７日他则说，Ｍａｘｗｅｌｌ方程组未能完全、充分地描述消失模，因它是非局域的，具有负能量，并在位（势）垒中速度无限大，并不具有Ｌｏｒｅｎｔｚ不变性，应当用量子力学来描写其特性。这些话可当作领导了一系列实验的Ｇ．Ｎｉｍｔｚ对其研究工作的解释。
２２北京石油化工学院学报２００２年第１０卷
却未直接讨论过。虽然他领导的实验（按论文署名次序被人们称为ＳＫＣ实验）获得了比光速Ｃ快７０％的结果，但是鲜有人认为他们已发现了快子（ｔａｃｈｙｏｎｓ）。另一问题是粒子贯穿一个位（势）垒究竟需要多长时间？而穿越时的物理过程和能量关系又是怎样的？按照Ｈｅｉｓｅｎｂｅｒｇ测不准原理而提出的一种解释认为，粒子可以借用能量以越过位（势）垒，借期越短能量越多。由于有的粒子借不到足够能量来贯穿，只有少部分粒子到达位（势）垒的一侧，多数会返回去。另一方面，能量必须在位（势）垒的另一侧及时偿还；当位（势）垒较宽时，粒子必须提高速度以到达另一侧，这时那些少数粒子就可能成为超光速的了，。
另一类型实验是使光脉冲通过反常色散的气体，这就是著名的王力军实验［９］。他们用光脉冲通过反常色散状态的铯气室，测得负群速，Ｖ。一－－ｃ／３１０。根据Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ图，负群速是超光速的一种独特形式。笔者对此已详细介绍过［２］，在此不再赘述。
以上所讲的几个实验，均为光子、光脉冲、微波脉冲通过特殊位（势）垒或特殊介质时获得超光速的情形。然而，１９９３～２０００年间，意大利电磁波研究院的科学家们发表的几个微波实验，其中并不设置特殊位（势）垒或特殊介质。１９９３年，Ａ．Ｒａｎｆａｇｎｉ等用两个角锥喇叭在开放空间实验［１…，接收天线相对于发送天线平移或倾斜且天线间距不大时发现电磁波传播超光速。１９９６年，Ａ．Ｒａｎｆａｇｎｉ和Ｄ．Ｍｕｇｎａｉ用两个角锥喇叭在开放空间实验，接收天线相对于发送天线平移１６ｃｍ时，测出电磁波波速可一１．２５ｃ，修正到空气中为Ｖ一２ｃ［１１。。这些实验都是在自由空间完成的。此外，１９９７年Ｄ．Ｍｕｇｎａｉ等报道说，在进行光栅绕射波实验时，发现电磁波的绕射波有超光速现象。
另外，还有一个超光速实验是《ＵＰＩＳｃｉ—ｅｎｃｅＮｅｗｓ》于２００２年１月２１日公布的［１引，题为“超光速电脉冲”（Ｆａｓｔｅｒ—ｔｈａｎ—ｌｉｇｈｔｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｌｓｅｓ），报导了加拿大Ｍｏｎｃｔｏｎ大学以Ａ．Ｈａｃｈ电为首的研究组的实验，他们已用超光速（口一２ｃ）把电脉冲在导线上传播了１５２．４ｍ。他们认为有关研究将促进电子计算机运行速度的提高。余个超光速实验，均使用人工光源（微波发生器、激光器等）。
３利用自然光源的超光速实验２００１年８月２７日出版的（（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔ—ｔ．》杂志发表了以澳大利亚新南Ｗａｌｅｓ大学的Ｊ．Ｋ．Ｗｅｂｂ为首的多国科学家的题为“精细结构常数的宇宙学演变的进一步迹象”论文［１３｜。考虑电子自旋——转道相互作用时，氢原子的规一２能级分裂为２，叫精细结构（ｆｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）；而精细结构常数是Ａ．Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ提出的：
口一２７ｒｅ２（ｈｃ）１（１）式中ｅ为电子电荷，ｈ为Ｐｌａｎｃｋ常数，Ｃ是真空中光速。ＱＥＤ的理论计算值为ｄ１—１３７．０３５４４～１３７．０３６３２，视原子系统情况而定。１９９８年国际科技数据委员会（ＣＯＤＡＴＡ）给出的标准值为口＿１—１３７．０３５９９９７６。２００１年，Ｊ．Ｗｅｂｂ等人观测认为宇宙早期时的ｄ值比现代略小。利用设置在美国夏威夷的世界最大的天文望远镜对宇宙深空的１７个高亮度类星体作观测，它们距地球３５～１３０亿光年，其于宇宙诞生初期发出的光现在才到地球，对这些光的观测分析意味着人类对早期宇宙的了解。光通过含有Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎｉ等原子的星际物质时由于吸收而在光谱上出现暗线，其位置可描述ａ值。科学家们着意研究口随时间变化的可能，研究范围覆盖宇宙年龄的２３％～８７％，结果认为过去的ｄ值较小。结合几年来前人的类似研究，研究组对新闻界公布的ｄ减小值（与现在相比）是１０ｏ；他们认为光速Ｃ发生过改变（光速可能随宇宙演变而变化），即宇宙演化初期的光速比ｆ大，平均估计值口一１．０１ｃ。因此，Ｗｅｂｂ等人的实验既是证明光速可变的实验，又是超光速实验。
近几年国外在“光速不变性”方面的理论与实验研究有新动向。１９９９年初，英国伦敦帝国学院Ｊ．Ｍａｇｕｅｉｊｏ，美国加州大学Ｄａｎｉｅｓ分校Ａ．Ａｌｂｒｅｃｈｔ共同在Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｄ上发表题为“光速随时问而变——宇宙学疑谜的一个解答”文章［１“，认为早期宇宙中光速比现在快。他们称自己的观点为“光速可变理论”（Ｖａｒｙｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｌｉｇｈｔｔｈｅｏｒｙ，ＶＳＬ）。Ｊ．Ｗｅｂｂ等人的文
第４期黄志洵．近年来国外的超光速实验２３
多位宇宙学家参加的研讨会（Ｓ．Ｈａｗｋｉｎｇ也在其中）；会议警告说，科学家们必须修改某些一直被认为是支配宇宙的法则，“光速恒定不变”即为其中之一。
而Ｗｅｂｂ等的文章则说：“应用于宇宙学的统一理论的共同特性是它们允许耦合常数与空间、时间有关。横断遥远类星体射线的气体云的光谱对精细结构常数的变化提供严格的限制。在红移范围观察类星体的优点是可以探测宇宙大部分历史中的精细结构常数值。……，有趣的是，一些独立的研究结果支持我们的口变化趋势，最新的宇宙微波背景辐射（ＣＭＢ）数据表示在过去口要小百分之几。ＶＳＬ理论也要求过去的口较小。我们期望进一步的类星体观测数据对我们结果提供明确的检验。”这里，所谓“一些独立的研究结果”主要指Ｐ．Ｐ．Ａｖｅｌｉｎｏ等于２０００年在Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｄ上发表的文章，和Ｒ．Ａ．Ｂａｔｔｙｅ于２００１年在同一杂志上发表的文章，它们均根据Ｃｏｓｍｉｃｍｉｃｒｏｗａｖｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ方面的观测认为在宇宙的早期的口值比现在小百分之几。……，由于事关重大（光速可变及超光速均涉及狭义相对论的基础），需要更加慎重，故Ｗｅｂｂ等人打算用智利的另一个大型天文望远镜进行研究，据说要得出结果尚需１～２年。
Ｊ．Ｗｅｂｂ等人的研究是利用自然光源，即宇宙星体。细心的读者可能发现一个问题——从式（１）来看，构成精细结构常数的要素有３个，即ｈ、ｅ、ｃ；那么，ｄ的变化为什么只归结为ｃ的变化？２００２年８月，英国物理学家ＰａｕｌＤａｖｉｅｓ（１９９０年移居澳大利亚）在｛Ｎａｔｕｒｅ》杂志上发表文章，阐述了他领导的研究组对Ｊ．ｗｅｂｂ小组的文章作进一步研究后得出的结果［１５｜。为了确定究竟是哪个物理常数可能发生变化，Ｄａｖｉｅｓ小组求助于黑洞理论，又应用了热力学第二定律；结果认为电子电荷ｅ不可能变化，因此唯一可能是光速ｆ并不恒定不变。至于对Ｐｌａｎｃｋ常数ｈ，Ｐ．Ｄａｖｉｅｓ没有谈。
１９９５年，ＰａｕｌＤａｖｉｅｓ出版了《ＡｂｏｕｔＴｉｍｅ》一书［１６｜，其中阐述了从光速不变假设可以导出“光速极限不可能被突破”。假设你打亮一次手电筒并把这个光脉冲射入太空，它以速度ｃ飞离地球；这时你立刻进入一个高速火箭度ｃ离开你，而不是（ｃ－ｖ）。这个假设造成不可能ｖ＞ｃ，因为这会使火箭超过光脉冲，从而与“光总是以相同的速度ｃ飞离火箭”这一点发生矛盾。因而，ＳＲ认为没有物体的运动能突破光速极限。因此，可以认为光速不变假设也就相联系地表明了“光速ｃ是不可能被超越的速度极限”。相信“超光速有可能”似乎也就等同于相信“光速可变”。
但是，Ｐ．Ｄａｖｉｅｓ又说：“相对论并不排除超光速粒子存在”。他认为ＳＲ几乎是无懈可击的精确理论，但是，迄今还没有令人信服的证据表明超光速粒子不存在。……，这位物理学家自己也陷入了矛盾；因为一般的理解是，对超光速的肯定也就意味着对ＳＲ的否定（虽然这种理解既不确切也不全面）。……，２００１年Ｊ．Ｗｅｂｂ小组的观测结果公告后，Ｐ．Ｄａｖｉｅｓ又进行了理论上的深入研究，其观点有很大的转变。他的文章（｛Ｎａｔｕｒｅ》杂志，２００２年８月）明确说，光速可能是不恒定的。路透社８月８日自悉尼发出的电讯援引他的话说［１“，这一观察结果可能推翻相对论。光速在数十亿年间减慢了；果真如此，意味着要放弃相对论和Ｅ＝ｍｃ２公式。Ｗｅｂｂ的观测表明，放出类星体光的原子结构和人类所见原子结构稍有不同，但这一差异有重大意义。当然，还应研究更多的类星体光线来证实ｗｅｂｂ的观测，继而支持光速可变设想。Ｐ．Ｄａｖｉｅｓ强调说，这只代表相对论的第一个漏洞，但其影响与探索不尽的宇宙一样是难以估计的。
４相速研究方面的一些新情况
在自由空间、非色散媒质条件下，相速ｙ。群速Ｋ、能速玑相同，其值为（叩）－－１／２；在真空时就是光速ｃ，写作
Ｖｐ—ｙｇ—Ｖ。一ｆ（２）因而，笼统地讲“相速与能量传输速度无关”就不妥当。实际上，如在自由空间做电磁波传输实验，只要发现相速超光速（ｙ。＞ｃ），就是狭义相对论不允许的了！当前，相速问题仍然常纳入科学家的视野。
１９９１年，Ｇ．Ｃ．Ｇｉａｋｏｓ和Ｔ．Ｋ．Ｉｓｈｉｉ发表两篇文章，即“开放空间的微波异常传播”［１７］和“波导中以相速进行的能量传输”［１８｜，其实验结
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信号是受调微波脉冲，又认为与脉冲前沿相关
的部分能量是以超过光速的相速传播的。
近年来，所谓“太赫（ＴＨｚ）技术”受到物理
学界和电子学界的重视。太赫频段处于微波与
红外之间，可以认为是微波的最高频段，也叫亚
毫米波。太是兆兆（Ｔｅｒａ）的英文音译，１ＴＨｚ一
１０坨Ｈｚ一１０３ＧＨｚ；太赫电磁波也被称淡Ｔ射
线，其频区是０．１～１０ＴＨｚ。利用光导开关，可
以产生宽带的ＴＨｚ信号。１９９９年初，Ｋ．Ｗｙｎｎｅ
和Ｄ．Ａ．Ｊａｒｏｓｚｙｎｓｋｉ发表了题为“超光速太赫脉冲”（Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎａｌｔｅｒａｈｅｒｔｚｐｕｌｓｅｓ）文章［１９Ｉ，说使用近场（ｎｅａｒｆｉｅｌｄ）实验设备观察到太赫射
线（Ｔｒａｙｓ）脉冲以超光速传播的现象，负延时
（ｎｅｇａｔｉｖｅｄｅｌａｙ）的最大值可达（一１ｌＯ）ｆｓ。并且说，“脉冲在进入装置前就出现在孔径处了”。对
实验结果的解释是用截止波导理论——在近于
截止时，波导具有高度色散性，而在截止以下成为消失波状态。２０００年４月，Ｋ．Ｗｙｎｎｅ等发表题为“单周太赫脉冲的波导隧穿”文章［２…，报道说，在近场太赫装置中产生了１２０ｆｓ的太赫脉冲，用以研究小尺寸金属圆波导（直径５０／ｚｍ、长４０弘ｍ）的传播性，实验测量频段为０～３ＴＨｚ。实验发现相速超光速，甚至为负值；故脉冲进入样品前就从样品输出端出现了。他们认为这只在表面上与因果律有矛盾。
笔者过去曾研究截止波导（ＷＢＣＯ）理论多年，并有专著出版［２１。。虽然在ＷＢＣＯ中Ｖ。＞ｆ不是新鲜事（早已用理论计算证明），但在Ｂｒｉｌ—ｌｏｕｉｎ的一般波速理论中未曾有过负相速［２２｜，这一点应引起注意。此外，Ｋ．Ｗｙｎｎｅ是在王力军实验公布（２０００年７月）前，即已实验发现：入射脉冲还未进入前即在输出口浮现输出脉冲的有趣现象。国内有人曾对王力军文章中所报道的这种现象大加批判，认为“绝无可能”；其实在王力军之前即有英国科学家（Ｋ．Ｗｙｎｎｅ等是英国Ｇｌａｓｇｏｗ的Ｓｔｒａｔｈｃｌｙｄｅ大学教授）指出了。图１是测量得到的有效折射率行（厂）与频率厂的关系曲线，图中显示咒＜０；实验者说这是电场传输的情况，用波导理论的语言讲是Ｅ波（ＴＭ波）。
中国电子学会电滋波波速专家工作组委员
沈京玲今年初已去英国。她行前曾收到Ｗｙｎｎｅ
的信，其中说他认为超光速仍是非常有趣的课
≤／ｃｍ
图１直径５０”ｍ的金属壁圆波导
的太赫频区测量结果
从理论上讲，物理学界早就知道ｄｅＢｒｏｇｌｉｅ波的相速是超光速的。笔者不久前曾指出，有必要重新研究ｄｅＢｒｏｇｌｉｅ波相速超光速的物理意义［２３Ｉ，甚至应对此开展相关的实验研究。笔者认为，这件事与当前的热门课题“Ｂｏｓｅ—Ｅｉｎｓｔｅｉｎ凝聚态”（ＢＥＣ）有内在的联系。因为，国际上一项新进展是原子激光器这种新装置的制成，它为进行物质波的有关物理实验创造了前提，这类实验可能是从未有人做过的。例如，使相干物质波穿过位（势）垒或位（势）阱，研究其速度变化；又如，研究物质波相速超光速的物理意义是什么；等等。过去，发送ｄｅＢｒｏｇｌｉｅ波的装置、接收ｄｅＢｒｏｇｌｉｅ波的装置，都是没有的；实验和测量的困难无法克服。因而，可以说科学界对ｄｅＢｒｏｇｌｉｅ波的本性（本质）还知之甚少。原子激光器在２０世纪末的制成，为我们带来了新的希望。由于原子激光束实际上是“运动着的ＢＥＣ”，可见，研究ＢＥＣ的意义是非常大的。
５结束语
１９０７年Ｅｉｎｓｔｅｉｎ在题为“相对性原理及其结论”论文中说：“从速度加法定理还可以得出一个有意义的结论，即不可能有这样的相互作用——它可以用来作任意信号传递，其速度可以大于真空中光速”。文章又说：“（如果有大于光速的相互作用存在，）我们就必须承认可能有这样一种传递机制，在利用这种机制时结果竟比原因先到达。在我看来，虽然这种结局单从逻辑上考虑是可以接受的，并且不包含矛盾，然而它同我们全部经验的特性是那么格格不入，所
第４期黄志洵．近年来国外的超光速实验２５
看来是足够充分地证实了的。”这段话以及他在
１９０５年的话表明Ｅｉｎｓｔｅｉｎ在原则上否定物质、
能量、信息（信号）的流动可能以超光速进行，但
从他选用的不十分肯定的语句（“从逻辑上考虑
可以接受”、“不含矛盾”、“看来是证实了”）来
看，他并不完全从一般因果性（ｃａｕｓｉｌｉｔｙ）出发
而彻底地否定超光速相互作用。
前面综述了笔者所了解的国外做超光速实
验的情况，有近２０个之多。它们发表在Ｐｈｙｓｉ—
ｃａｌＲｅｖｉｅｗ、ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ、Ｎａｔｕｒｅ
等杂志上，使用了不同的实验原理、方法，运用
了许多精密的或大型的仪器设备。虽然这些实
验工作仍然是初步的，但在探索自然奥秘的路
上确实迈开了头几步。有的实验，如２０００年上
半年在ＰＲＬ上发表的微波抛物面天线Ｘ波超
光速（１．０５３ｃ）实验，可靠性差，本文没有列入。
有人说，超光速研究目前的主要问题是“缺
乏真正颠扑不破的实验”。但问题是，究竟做怎
样的实验才能算是真正“颠扑不破”的？现在，有
的相对论学者对任何超光速实验都不屑一顾，
这种态度令人遗憾。另有一些学者是抱着“相对
论也需要改善和发展（或作新的理解）”的宗旨，
这种态度就好多了。在超光速实验方面我国至
今还完全是空白，笔者希望尽快改变这种状况。
２４５
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近年来国外的超光速实验
作者：黄志洵
作者单位：北京广播学院,北京,100024
刊名：
北京石油化工学院学报
英文刊名：JOURNAL OF BEIJING INSTITUTE OF PETRO-CHEMICAL TECHNOLOGY
年，卷(期)：2002,10(4)
被引用次数：5次
参考文献(23条)
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引证文献(5条)
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本文链接：https://www.360docs.net/doc/2312105833.html,/Periodical_bjsyhgxyxb200204003.aspx
中微子的振荡实验和理论
中微子的振荡实验和理论 华南师范大学物理与电信工程学院物理学勷勤创新班 作者：黄慧敏蔡莹邱小欢麦展风 摘要：，本文主要通过对中微子振荡实验及其理论的阐述，加深对中微子以及中微子振荡的认识,以及阐述对中微子振动实验发展的展望 关键词：中微子振荡 MSN效应质量差 Abstract：This article states the theory and the experiment of neutrino oscillation for illustrating the current situation and expectation of development of the nertrino oscillation’s experiment . Key word:neutrino oscillation .MSN reaction.mess diffirence. 1、引言 大亚湾中微子实验宣布发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率，这一实验结果不仅使我们更深入了解了中微子的基本特性，更为未来进行中微子实验破解“反物质消失之谜”奠定科学基础。 1998年在日本Takayama召开的的世界中微子大会上，日本物理学家宣布他们的超神冈国际合作组发现了大气中微子震荡，成为了物理学界的头号新闻。 粒子物理学经典模型认为，中微子的质量为零，在相互作用中轻子数守恒，中微子不会从一种类型转变成另外一种类型。现在超神冈实验组发现了中微子振荡，这表明了中微子具有质量，中微子可以从μ中微子转变成其他类型的中微子，轻子数也随之不守恒，这推动了物理学的进一步发展。 1930年，为了解释核的β衰变中电子的能力是一个连续谱，泡利引入了中微子这种新型粒子，但人们一直没能从实验中验证中微子的存在。1941年，我国著名物理学家王淦昌先生建议利用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。历经10年，于1952年此实验获得成功，证明了中微子是一个客观存在的粒子。 中微子，顾名思义，是固有质量极其微小的中性粒子。由于难以探测，我们对中微子的了解非常有限，至今还存在大量未解之谜。中微子有3种类型：电子中微子、μ子中微子、τ子中微子，这三种中微子两两之间转换，可以有三种振荡模式。其中太阳中微子振荡称之为theta12振荡，大气中微子为theta23振荡。
1995年诺贝尔物理学奖——中微子和重轻子的发现
1995年诺贝尔物理学奖——中微子和重轻子的发现 1995年诺贝尔物理学奖的一半授予美国加州斯坦福大学的佩尔（Martin L.Perl，1927—），奖励他发现了τ轻子①，另一半授予美国加利福尼亚州欧文（Lrvine）加州大学的莱因斯（Frederick Reines，1918—），奖励他检测到了中微子。 佩尔和莱因斯是对轻子物理学作出重大贡献的两位美国物理学家。这是继鲍威尔（1950年发现π介子），张伯伦与西格雷（1959年发现反质子），丁肇中与里克特（1976年发现J/ψ粒子），鲁比亚和范德米尔（1984年发现W±、z0粒子），莱德曼、施瓦茨和斯坦博格（1988年发现中微子有不同属性），夏帕克（1992年发明多丝正比室）等人之后，国际科学界又一次将诺贝尔物理学奖这一殊荣授予实验高能粒子物理学领域的科学家，人数占本世纪后半叶的总领奖人数的12％。 从这一统计数字可以看出，50年代以来，实验高能粒子物理学的成就非常突出，是物理学界引以为豪的领域之一。 提到中微子的发现，应该先讲讲几件先驱的贡献。中微子的概念是1930年泡利首先提出的。当时摆在物理学家面前的疑难问题中有一个涉及β衰变。β衰变和α衰变及γ衰变不一样，放射性元素发出的β电子能量是连续分布的，不像α和γ射线具有明确的分立谱。而原子核的能态差是确定的，显然β衰变的连续谱是一种反常现象，不符合能量守恒定律的要求。是某种未知的过程在起作用，把能量带走了，还是能量守恒定律不适用于β衰变？在这个疑难问题面前，玻尔甚至都准备放弃能量守恒定律的普适性，他提出也许能量守恒定律只适用于统计性的过程。泡利是一位思想极为活跃的理论家，他在一封给同行的公开信中提出：“原子核中可能存在一种自旋为1/2，服从不相容原理的电中性粒子”。β衰变中失踪的能量也许就是这一察觉不到的中性粒子——中微子带走的。 费米支持泡利的设想，他在1934年正式提出β衰变理论，很好地解释了β能谱的连续性问题，不久这一理论得到了正电子衰变实验的肯定。然而，由于这种微小的中性粒子既不荷电，又不参与强相互作用，质量微不足道，它的存在一直未能得到实验验证。人们只能从能量和角动量的分析，论证这一幽灵式的基本粒子的存在和所起的作用。 在众多的探讨中微子的实验方案中，中国物理学家王淦昌提出的方案格外引人注意。他在40年代初从中国的抗战大后方向美国《物理评论》杂志提交了一篇简短的论文，建议把普通β衰变末态的三体，变为K俘获的二体，就有可能间接观测到中微子的存在。他还特别指出，可取Be→Li作为实验对象。这一建议立即受到实验物理学家的重视。1952年美国的戴维斯果然用这一方法取得了与理论预期值相符的实验结果，初步肯定了中微子的客观存在。 就在这个时候，直接捕捉中微子的工作也开始了。1953年美国洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）科学实验室的莱因斯和考恩（ClydeL.Cowan，Jr）领导的实验小组按下列方案探测到反中微子：
中微子的发现的过程及其在现代物理学中的意义
中微子的发现的过程及其在现代物理学中的意义 (1)中微子的提出 要追溯中微子发现的经过，还要从19世纪末20世纪初对放射性的研究谈起.当时科学家们发现，在量子世界中能量的吸收和发射是不连续的.不仅原子的光谱是不连续的，而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的.这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的，是符合量子世界的规律的.奇怪的是，物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的，而且电子只带走了它应该带走的能量的一部分，还有一部分能量失踪了. 瑞士物理学家泡利在1931年最先假设有种新粒子“窃走了”能量.在1931年，泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出，这种粒子不是原来就存在于原子核中，而是衰变产生的.1932年真正的中子被发现后，意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”. 1933年意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论，指出自然界中除了已知的引力和电磁力以外，还有第三种相互作用——弱相互作用.β衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个中微子.他的理论定量地描述了β射线能谱连续和β衰变半衰期的规律，β能谱连续之谜终于解开了.如果中微子有引力质量，那么根据Einstein 的质能方程，必须把能量E*的一部分用来产生中微子，这样留给电子的能量就比E*小.泡利推算出中微子是没有质量的观点是错误的，由于中微子的引力质量非常小，因此在埃利斯的实验中发现电子也偶尔确实会有能量为E*的情况.泡利的中微子假说和费米的β衰变理论虽然逐渐被人们接受，但终究还蒙上了一层迷雾：谁也没有见到中微子.就连泡利本人也曾说过，中微子是永远测不到的. (2)中微子的发现 在泡利提出中微子假说的时候，我国物理学家王淦昌正在德国柏林大学读研究生，直到回国，他还一直关心着β衰变和检验中微子的实验.1941年王淦昌写了一篇题为《关于探测中微子的一个建议》的文章，发表在次年美国的《物理评论》杂志上.1942年6月，该刊发表了美国物理学家艾伦根据王淦昌方案作的实验结果，证实了中微子的存在，这是当年世界物理学界的一件大事.但当时的实验不是非常成功，直到1952年艾伦与罗德巴克合作，才
中微子的发现
中微子的发现 背景 从运动学理论可以知道，当一个粒子衰变为两个粒子时，动量和动能守恒，末态粒子的能量应为确定值。而1914年，查德威克在实验中发现β衰变中放出的电子的能谱为连续谱，这意味着电子有各种不同的能量。这是什么原因呢？ 对查德威克发现的现象，梅特纳认为：原子发射的电子能量都具有观察到的最大值，最终观察到的是电子经过别的过程损失一定能量后的次级电子。艾利斯(C.D.Ellis)和伍斯特(W.A.Wooster)设计了一个实验，运用一个量能器把所有产生的粒子收集起来，即使初级电子的能量被次级过程重新分配，也能从收集到的总能量算出每次β衰变放出的平均能量，它应当等于观察到的电子能谱极大值。可是，1927年他们的实验结果表明，量能器得到的只是最后射出的电子能量，其平均值与连续谱相符，而看不到次级发射的其它能量。由此可见并没有什么次级过程起作用的迹象。 面对这种困惑形势，玻尔对能量守恒理论提出了质疑。玻尔的主张遭到激烈的反对，狄拉克表示：“我宁可不惜任何代价来保持能量的严格守恒。”泡利也不同意玻尔的观点，1930年，他提出：β衰变中，可能存在一种电中性的粒子带走了电子一部分能量。他把这一电中性的粒子称为中微子。泡利的这一建议是很大胆的，因为这样的粒子是很难直接探测出来的，但这一假设可以使人们摆脱有关核结构理论及β衰变所遇到的困境。 1933年10月的索尔维会议对中微子概念的发展具有重大意义。泡利在会上再次介绍了他对这个新粒子的看法。尽管海森伯还持有怀疑态度，费米却对它做了肯定，并且已经认识到它与中子的区别。那届索尔维会议后仅两个月，费米即在核的质子-中子模型的基础上，发表了有关β衰变的理论。他用相对论量子力学描述费米子，又利用狄拉克辐射理论的产生与湮灭算符及遵从二次量子化的方法导出了寿命公式和β衰变的连续能谱公式，成功的完成了他的β衰变理论。费米的β衰变理论，不仅圆满地解释了整个β衰变过程，澄清了有关β衰变的疑难，同时也确立了有关核结构的理论。按照费米的理论，在β衰变里，中微
石墨烯介绍
1石墨烯概述-结构及性质 1.1 石墨烯的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中，如图1所示。每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，如图2所示，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。 图1 石墨烯的结构示意图 图2石墨烯：其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维 碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨 1.2石墨烯的性质 石墨烯独特的单原子层结构，决定了其拥有许多优异的物理性质。如前所述，石墨烯中的每个碳原子都有一个未成键的π 电子，这些电子可形成与平面垂直的π轨道，π 电子可在这种长程π 轨道中自由移动，从而赋予了石墨烯出色的导电性能。研究表明室温下载流子在石墨烯中的迁移率可达到15000cm2/(V·s)，相当于光速的1/300，在特定条件，如液氦的温度下，更是可达到250000cm2/(V·s)，远远超过其他半导体材料，如锑化铟、砷化镓、硅半
导体等。这使得石墨烯中的电子的性质和相对论性的中微子非常相似。并且电子在晶格中的移动是无障碍的，不会发生散射，使其具有优良的电子传输性质。同时，石墨烯独特的电子结构还使其表现出许多奇特的电学性质，比如室温量子霍尔效应等。由于石墨烯中的每个碳原子均与相邻的三个碳原子结合成很强的σ 键，因此石墨烯同样表现出优异的力学性能。最近，哥伦比亚大学科学家利用原子力显微镜直接测试了单层石墨烯的力学性能，发现石墨烯的杨氏模量约为1100GPa，断裂强度更是达到了130GPa，比最好的钢铁还要高100 倍。石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。其导热系数高达5000W/(m·K), 优于碳纳米管，更是比一些常见金属，如金、银、铜等高10 倍以上。除了优异的传导性能及力学性能之外，石墨烯还具有一些其他新奇的性质。由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，使石墨烯具有铁磁性等磁性能。由于石墨烯单原子层的特殊结构，使石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯也具备独特的光学性能，单层石墨烯在可见光区的透过率达97%以上。这些特性使石墨烯在纳米器件、传感器、储氢材料、复合材料、场发射材料等重要领域有着广泛的应用前景。 图3石墨烯的应用 2石墨烯聚酯复合材料的制备方法 由于石墨烯优异的性质以及低的成本，石墨烯作为聚合物纳米填料被广泛报道。为了获得优异性能的聚合物/石墨烯复合材料，首先要保证石墨烯在聚合物基体中均匀分散。石墨烯的分散与制备方法、石墨烯表面化学、橡胶种类以及石墨烯-橡胶界面有着密切关系。聚合物/石墨烯复合材料的制备方法主要有溶液共混、熔体加工、原位聚合和乳液共混四种方法。 2.1 溶液共混法 溶液共混法主要是采用聚合物本身聚合体系的有机溶剂,充分分散石墨烯于体系中，随着体系聚合反应进行，最后石墨烯均匀分散并充分结合于聚合物基体中，得到石墨烯/聚合物复合材料的一种方法。通常先制备氧化石墨烯作为前驱体,对其进行功能化改性使之能在聚合体系溶剂中分散，还原后与聚合物进行溶液共混，从而制备石墨烯/聚合物复合材料。通过溶液共混制备复合材料的关键是将石墨烯及其衍生物均匀分散在能溶解聚合物的溶剂中。
中微子的第三种振荡模式
核电站旁掘地三千米 科学家捕“幽灵粒子” 2014年1月18日 导读：大亚湾国际合作实验首次发现了中微子的第三种振荡模式，并获得了精确的测量数值。大亚湾中微子实验的新发现不仅令全世界科技工作者为之振奋。 据国外媒体报道，不久前，我国刚刚诞生了一项重大物理成果。大亚湾国际合作实验首次发现了中微子的第三种振荡模式，并获得了精确的测量数值。大亚湾中微子实验的新发现不仅令全世界科技工作者为之振奋。 最“热”中微子 中微子，是构成物质世界的基本粒子。恒星内部的核反应，超新星的爆发，宇宙射线与地球大气层的撞击，核反应堆的运行，以至于地球上岩石等各种物质的衰变，都能产生中微子。每秒钟，都有几万亿个中微子自由地穿过人体。 虽然中微子无所不在，但是由于穿透力极强，而且几乎不与其它物质发生相互作用，很难被探测到，因此它也是基本粒子中人类所知最少的一种。提出中微子存在假设的奥地利物理学家泡利甚至说：“天啊！我预言了一种永远找不到的粒子。”所以有人称之为“幽灵粒子”。它像一只看不见的手，控制着微观世界的基本规律。 小小的中微子在微观物理粒子规律和宏观的宇宙演化中都有着重要地位，甚至可能与宇宙中的反物质消失之谜有关。因此，对它的研究远远超出了粒子物理的范畴，是粒子物理、天体物理、宇宙学、地球科学的
交叉与热点学科。 经过六十多年的科研探索，中微子研究取得了巨大进步，先后有三次重大进展获得了诺贝尔物理学奖。尽管如此，至今仍有许多关于中微子的谜团尚未解开。其中，首要亟需解决的问题就是精确测定中微子混合参数θ13. 由于这个数值的不确定性，中微子物理研究目前已经走到了一个岔路口，如果这个值很小或者没有，那么全世界研究中微子的科学家们将共同面临一个尴尬局面：不知道未来中微子研究该向何方发展。可以说，θ13数值的大小决定了未来中微子物理研究的发展方向。 大亚湾实验便是瞄准了θ13的精确测量。因此，在大亚湾地下100米进行的中微子实验，受到全世界粒子物理学家的热切关注。 这个难以捉摸的参数首次被精确测量，极大地振奋了国际高能物理界。实验成功后，多个国际顶尖机构纷纷发来贺电。 美国Arogonne国家实验室物理部主任Harry Weetrs教授表示，“现在，我们终于可以更精确的部署未来的中微子研究计划了”. 日本T2K大型粒子探测实验的发言人表示，中微子震荡实验带来的光明前景令人激动不已，“或许在我们有生之年就可以揭开物质层次的奥秘。” 基础研究就是这样，或许现阶段看似“不实用”，但却可能成为千百年后各种重大发现诞生的摇篮。
说明文阅读专项训练110：《中微子,关乎宇宙起源之谜》
中微子，关乎宇宙起源之谜 ①日本“顶级神冈”中微子探测器项目已正式启动，计划于2027年开始收集数据。该项目由日本主导、英国和加拿大等国参与，目的是阐明物质的起源及基本粒子的“大统一理论”，揭开宇宙起源之谜。 ②中微子是宇宙中数量最多的基本粒子之一。基本粒子是已知的最小粒子，它们不能像原子那样被分成更小的粒子，是构造宇宙中一切的基本元素。而中微子又是最轻的物质粒子，迄今还未能测出它的确切质量，但至少比电子还要轻100万倍。它们无处不在，如太阳发光、核反应堆发电、岩石的天然放射性衰变等核物理过程中都会产生，就连我们每个人也会因体内的钾-40衰变而每天发射约4亿个中微子。 ③中微子的最大特点就是几乎不与任何物质反应。不管是人体还是地球，在它看来，都是极为空旷、可以自由穿梭的空间。我们感觉不到它的存在，科学上探测也极为困难。因此，中微子的发现和研究过程，饱含着几代科研人员的心血。 ④1930年，奥地利科学家泡利为了解释原子核衰变中能量似乎不守恒的现象，预言了中微子的存在，认为就是这种“永远找不到的粒子”偷偷带走了能量。经过20多年的寻找，美国科学家科万和莱因斯终于在核反应堆旁探测到中微子，证明了它的存在。莱因斯因此获得了1995年诺贝尔物理学奖。 ⑤1968年，美国科学家戴维斯在地下1500米深的废弃金矿中进行实验，首次探测到了来自太阳的中微子，证实太阳无穷无尽的能量来自氢核聚变。1987年，日本科学家小柴昌俊在第一代神冈实验中，探测到了来自超新星的中微子。他们二人因此都获得了2002年诺贝尔物理学奖。此后，戴维斯进一步提高测量精度，却发现太阳中微子的数量比理论预言的要少得多，被称为“太阳中微子失踪之谜”。此后，小柴昌俊的学生梶田隆章发现，宇宙射线在大气层中产生的中微子也比预期少，称为“大气中微子丢失之谜”。 ⑥中微子为什么比预计的少？1998年，梶田隆章在升级后的第二代神冈实验中发现，大气中微子比预期少，是因为在飞行过程中自发变成了其他种类的中微子，这一现象就是中微子振荡。他也因此获得了2015年诺贝尔物理学奖。 ⑦中微子振荡现象证明了中微子有质量，尽管质量极其小，但会影响宇宙的起源和演化。根据已知的物理规律，在宇宙早期，正反物质应该成对产生，数量是一样的。但在现在的宇宙中，并没有发现大量反物质存在的迹象。为什么宇宙只由正物质构成？反物质到哪里去了？这是宇宙起源必须回答的关键问题。中微子振荡会带来一个意外的结果，即正反粒子的行为可以不一样，很有可能造成反物质消失。因此，全面了解中微子振荡，是破解“反物质消失之谜”的重要一环。 ⑧由于中微子难以探测，解决这些谜团需要巨大的探测器，获取更精确的数据。日本前两代神冈实验坚持自己的优势方向，掌握核心技术，持之以恒地探索，取得了巨大突破。此次启动的第三代实验“顶级神冈”将建造一个26万吨的水探测器，造价约8亿美元。此前，中国的江门中微子实验和美国的深层地下中微子实验也已开始建设。三个实验间既竞争又互补，联合分析能显著提高发现能力。新一代的中微子实验，也许有一天可以揭开宇宙起源的谜题。 11.（3分）①-③段，概括中微子的三个特点。 12.（3分）判断下列句子使用的说明方法，每空只填一项。 （1）但至少比电子还要轻100万倍。（）（）（2）它们无处不在，如太阳发光、核反应堆发电、岩石的天然放射性衰变等。（） 13.（3分）莱因斯、戴维斯和小柴昌俊获得诺贝尔物理学奖的原因分别是什么？ 14.（2分）中微子和揭开宇宙起源谜题有何关系？根据文章内容概括提炼。
中微子通信技术及应用
题目：核地球物理新技术之中微子通信技术与应用展望
引言 (4) 第一章中微子的发现及特点 (5) 1.1 中微子的发现 (5) 1.2 宇宙的信使 (7) 1.3 中微子种类 (10) 第二章中微子通信的理论基础 (11) 2.1 现行光通信的局限性 (11) 2.1.1 光纤通信的局限性 (11) 2.1.2 无线光通信的局限性 (11) 2.2 中微子通信技术概况 (12) 2.2.1 中微子通信简介 (12) 2.2.2 中微子通信工作原理 (14) 2.2.3 中微子通信分类 (15) 2.3 中微子通信的发展简史 (17) 第三章中微子通信的系统组成及主要性能 (19) 3.2 中微子通信系统的组成与原理框图 (19) 3.3 中微子通信系统的实际实现实例 (20) 第四章中微子通信系统采用的关键技术 (22) 4.1 中微子通信系统采用的中微子波束的产生方法与设施 (22) 4.1.1 中微子通信系统采用的中微子波束的调制／解调技术23 4.1.2 中微子通信系统采用的中微子波束接收 (24) 第五章中微子通信系统的优越性 (24)
5.1 频带宽，容量大可以高速率工作 (25) 5.2 有足够强的穿透能力 (26) 5.3 抗干扰性强，不受无线电频段电磁波等的干扰 (26) 5.4 安全可靠，有良好的传输保密性能 (27) 5.5 有极高的有效性，可全天候工作 (28) 5.6 特别适于宇宙空间的通信 (28) 第六章中微子通信技术在地球范围内外的应用 (29) 6.1 中微子通信技术在地球范围之外的应用 (29) 6.2 中微子通信技术在地球范围内的应用 (31) 6.2.1 各类陆地中微子通信网络 (31) 6.2.2 在上空、水下和地下岩层中间的中微子通信网络 .. 31 参考文献 (32)
核探测与核电子学国家重点实验室五年工作报告
2017年4月27日 中国科学院
国家重点实验室（2011-至今） ●2011年10月（批准筹建）●2013年11月（正式成立） 总体定位和研究方向：实验室的发展 中科院重点实验室（2008-2011） ●2008年12月（正式成立） ●2009年12月，评为A 类重点实验室 所系联合实验室（2005-2008） ●2005年4月25日（正式成立） ●中国科学院高能物理研究所● 中国科学技术大学近代物理系 2015年通过科技部组织的数理领域专家组评估
总体定位和研究方向： 定位与目标 建设成为“核探测与核电子学”领域的： ?一流的研究基地 ?一流的人才培养基地 ?一流的国内外合作研究和学术交流基地
?先进核探测技术 ?前端电子学 ?大容量数据获取与处理系统 总体定位和研究方向：研究方向 ?气体探测器?闪烁探测器?半导体探测器 ?ASIC 设计与应用 ?高速波形采样技术和应用研究?高精度FPGA TDC ?高速数据读出和实时处理?触发判选?探测器控制 新思想新方法新技术新工艺设计预研建造运行
大科学工程的建设和运行 1.北京谱仪（BESIII） 2.大亚湾中微子实验 3.中国散裂中子源（CSNS） 4.江门中微子实验（JUNO） 5.高能光源验证装置（HEPS-TF） 6.高海拔宇宙线观测站（LHAASO） 7.高能环形正负电子对撞机（CEPC）
国家重点实验室专项经费 每年800万元 1.自主研究课题：400万 2.开放课题：80万 3.开放运行费：320万，维持实验室正 常运转、完成日常工作、组织学术交 流等
石墨烯介绍
获奖者2010年10月5日，2010年诺贝尔物理学奖被授予英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的研究。 PPT1安德烈·海姆，1958年10月出生于俄罗斯，拥有荷兰国籍，父母为德国人。1987 年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位。他于2001年加入曼彻斯特大学，现任物理学 教授和纳米科技中心主任。之前拥有此荣誉头衔的人包括卢瑟福爵士，卢瑟福于1907-1919年在曼 彻斯特大学工作。 他至今发表了超过150篇的文章，其中有发表在自然和科学杂志上的。他获得的奖项包括2007 年的Mott Prize和2008年的Europhysics Prize。2010年成为皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。 在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力，让一只青蛙悬浮在半空中。10年 后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。 2010年医学奖：荷兰的两位科学家发现哮喘症可用过山车治疗。 和平奖：英国研究人员证实诅咒可以减轻疼痛。 PPT2康斯坦丁·诺沃肖洛夫，1974年出生于俄罗斯，具有英国和俄罗斯双重国籍。2004年在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。是安德烈·海姆的博士生。 曼彻斯特大学目前任教的诺贝尔奖得主人数增加到4名，获得诺贝尔奖的历史总人数为25位。发现 石墨属于混晶，为片层结构，层内由共价键相连，层间由分子间作用力相连。共价键是比较牢固的，但分子间作用力（范德华力）小得多。因此，石墨的单层是牢固的，而层间作用力很小，极易脱落。 2004年，他们发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄片，然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。 结构
撼动未来物理学发展的十大顶尖科学实验
撼动未来物理学发展的十大顶尖科学实验 2013年11月22日 1．希格斯玻色子的发现可能开启了另一个混乱的物理学前景 腾讯科学讯（罗辑/编译）据国外媒体报道，当欧洲核子研究中心的科学家在去年7月宣布他们发现了希格斯玻色子后，目前粒子物理的时代似乎结束了，科学家找到了万物的质量之源，是标准模型的最后一块拼图。但事实也许不是这样，希格斯玻色子的发现使得粒子物理学前进的领域似乎一片混乱，加州理工学院物理学家玛丽亚认为这是一个谜一样的局面，接来下几年内，新的实验将指向暗物质、中微子性质、希格斯粒子的性质探索等。
2．ALTAS和CMS升级能量后将调查希格斯玻色子与暗物质之间的关系ALTAS和CMS是大型强子对撞机的两个关键实验，目前工程师正在对探测器进行升级，到2015年之后才可能重新启动，芝加哥大学粒子物理学家大卫·米勒认为两大探测器在希格斯玻色子探索过程中发挥了重要作用，科学家希望看到奇异粒子的线索，有些存在于超对称理论所预言的范围之内。事实上，ALTAS和CMS 无法看到真正的希格斯玻色子，即我们只探索到希格斯玻色子衰变后的夸克、反夸克或两个光子等，粒子物理学家玛利亚认为希格斯粒子可能会变成真正很奇怪的东西，比如像一个暗物质粒子，大型强子对撞机升级后的数据可以告诉科学家希格斯玻色子与暗物质之间存在何种关系，如果我们发现了，那就开辟一个全新的 物理学。
3．美日中微子探测器将在未来数年获得进展 美国国家费米实验室NuMI离轴中微子实验（NOvA）和日本领导的T2K中微子国际合作组是目前探索中微子的前沿任务，中微子几乎没有质量，其属性可能也超出科学家的预想之外，阿贡国家实验室的物理学家莫里古德曼认为接下来的实验将对μ介子等粒子的行为进行研究，我们目前确定的质量范围在电子质量100亿分之一以下。费米实验室中微子束发射后经过810公里的路程抵达明尼苏达州阿什河附近的探测器，而日 本的中微子通道跨度为295公里，T2K中微子项目已经运行了数年，有望在2014年采集数据
中微子研究进程及未来实验研究
中微子研究进程及未来实验研究 中微子研究已有漫长的历史。从泡利1930年提出存在中微子的假说，迄今已有85年。从首次探测到中微子算起，也有60年历史。因为中微子难以探测，起初发展较为缓慢。下面由学术堂为大家整理出一篇题目为“中微子研究进程及未来实验研究”的物理史论文，供大家参考。 原标题：中微子研究的历史与未来 中微子研究已有漫长的历史。从泡利1930年提出存在中微子的假说，迄今已有85年。从首次探测到中微子算起，也有60年历史。因为中微子难以探测，起初发展较为缓慢。1998年日本超级神冈实验发现中微子振荡，迎来了中微子研究的黄金时代。各种研究蓬勃发展，美国甚至停掉了除大型强子对撞机以外的其他大型实验，将粒子物理研究的主要精力放在了中微子上。本文将简要回顾中微子研究的历史，并介绍现在和未来的中微子实验研究。 一、发现中微子 中微子最显着的特点就是几乎不与物质相互作用，因而穿透能力强，同时也使得探测非常困难。
我们身边的中微子其实非常多，例如一个典型的核反应堆每秒钟产生6万亿亿个中微子，每秒钟有3亿亿个太阳中微子穿过每个人的身体，宇宙大爆炸的残余中微子更是在整个宇宙空间内多达330个每立方厘米。大多数核过程都会产生中微子，例如宇宙线轰击大气、岩石的天然放射性、超新星爆炸，等等，连每个人都会因体内的钾40衰变而每天产生4亿个中微子。 这些中微子几乎自由地穿行，本身不能被探测，只有极少的一部分会被探测器捕获，变成可观测的粒子，因此现代的大型中微子实验动辄上万吨。以江门中微子实验为例，2万吨液体闪烁体每天只能探测到60个反应堆中微子，4个大气中微子，1个地球中微子，以及90个硼8太阳中微子。与之相比，作为本底的宇宙线则有10万个，这还是将探测器放到地下700米，宇宙线流强降低了20万倍后的结果。 自从泡利预言中微子后，人们尝试了许多方法来寻找它，其中包括王淦昌1941年提出的K电子俘获方法，美国人阿伦用它得到了中微子存在的证据。但直到1956年，才由莱因斯（F. Reines）和柯温（C.Cowan）首次直接探测到中微子，莱因斯因此获得了1995年的诺贝尔奖。 莱因斯是一名理论物理学家，他加入了曼哈顿项目，在费曼（R.
中微子的质量问题
中微子的质量问题《自然杂志》１９卷４期的‘探索物理学难题的科学意义'的９７个悬而未决的难题：６５．中微子有无静止质量？６６．有无中微子振荡？ 在微观世界中，中微子一直是一个无所不在、而又不可捉摸的过客.中微子产生的途径很多, 如恒星内部的核反应，超新星的爆发，宇宙射线与地球大气层的撞击，以至于地球上岩石等各种物质的衰变等.尽管大多数科学家承认它可能是构成我们所在宇宙中最常见的粒子之一，但由于它穿透力极强，而且几乎不与其它物质发生相互作用，因此它是基本粒子中人类所知最少的一种.被誉为中微子之父的泡利与费密曾假设它没有静止质量.根据物理学的传统理论，稳定、不带电的基本粒子中微子的静止质量应为零，然而美国科学家的研究从另一个角度有可能推翻这一结论. 据俄《知识就是力量》月刊报道，美国斯坦福大学的科研人员对最近24年来人类探测中微子所获数据进行分析后发现，从太阳飞向地球的中微子流运动具有某种周期性，每28天为一个循环，这几乎与太阳绕自己的轴心自转的周期相重合.美国科学家认为，这种周期性是由于太阳不均等的磁场作用造成的.磁场强度的变化，使部分中微子流严重偏移，致使探测器难以捕捉到.对此似可得出结论：中微子流有着自己的磁矩，既然有磁矩，就应有静止质量.在上世纪90年代以前，国际主流科学家们也认为中微子是没有质量的，因为这是标准模型的需要.然而近年包括我国在内的世界上的中微子振荡实验、观察，都探知到中微子有质量.令人惊讶的是，1938年意大利理论物理学家埃托雷·马约拉纳（Ettore Majorana）早就认为微中子有质量，并提出马约拉纳方程式. 1998年6月12日，东京大学的一个国际研究小组在美国《科学》杂志上发表报告说，他们利用一个巨大的地下水槽，证实了中微子有静止质量.这一论断在世界科学界引起广泛关注.由日、美、韩三国科学家组成的科研小组日前在此间宣布，他们在实验中观测到了250公里远处的质子加速器发出的中微子.这是人类首次在如此远的距离内观测到人造粒子. 日本文部省的高能加速器机构位于筑波科学城，东京大学宇宙射线研究所设在岐阜县的神冈，两地相距250公里.6月19日下午，科学家在高能加速器研究机构使用质子加速器向宇宙射线研究所的神冈地下检测槽发射中微子，并通过检测槽检测到了中微子.由于这批中微子来自筑波科学城方向，并且是在发射之后大约0.00083秒时检测到的，科学家因而断定，它们就是质子加速器发出的那批中微子. 这项实验是为了证实中微子有静止质量而设计的.1998年6月，日、美两国科学家宣布探测到中微子有静止质量.如果这一点被证实，现有的理论物理体系将受到巨大冲击.为了验
魅力科学答案
1.1、原子的基本构成 1 19 世纪末物理学上的三大发现是（） 。 X 射线 放射性 电子 以上均是 正确答案： D 2 每个化学元素都有不同特征的现状光谱。 正确答案：V 3 原子中的基本粒子包括电子和电子核，其中占主要质量的是电子。 正确答案：X 4 卢瑟福著名的a 粒子穿透金属箔试验中， a 粒子穿透金属箔后的运动轨迹不包括（） 。 立刻停止 反射回来 发生旋转 直线运动 正确答案： 1.2、核外电子运动理论模型 1 下列说法不正确的是（）。 不确定原理适用于宏观运动 电子的半径是十的负八次方厘米 光具有波粒二象性 氢元素光谱的波长具有不连续性 正确答案： A 2 波尔假说的成功之处，其中一点就是验证了里德堡公式的正确性。 正确答案：V 3 海森堡的不确定原理表明能测量出电子准确的位置和准确的动量。 A B 、 C 、 D A 、 B 、 C 、 D 、 5 20 世纪初， 卢瑟福 巴尔 麦 里德堡 普朗克 正确答 案： A 、 B 、 C 、 D 、 对氢原子光谱进行深入研究并找到了对应公式的人是（） A 、 B 、 C 、 D 、
1.3、原子核外电子的运动状态及薛定谔方程 1 波函数e 的变量有（）。 A 、 B 、 C 、 2 建立迄今最为成功的原子结构模型 -波动力学模型的是（）。 德布罗意 爱因斯坦 海森堡 薛定 谔 正确答案： D 正确答案： B 5 电子在半径 r=53pm 球壳上出现的概率最大。这个最大値正是波尔半径。 4 提出电子具有波粒二象性假设的学者德布罗意来自（） 德国 美国 法国 波兰 A 、 B 、 C 、 D 、 正确答案： C 5 首次把量子化的概念运用到化学上的人是（） 。 卢瑟福 波尔 普朗克 巴尔麦 正确答案： B A 、 B 、 C 、 D 、 ① 以上均是 正确答案： D D 、 A 、 B 、 C 、 D 、 3 薛定谔方程实质上是一个二阶偏微分方程，解得的 正确答案：X 4 根据不同的目的和角度考察波函数 e 和概率密度？e ?2的性质，不包括（）。 径向分布图 时间分布图 角度分布图 空间分布图 A 、 B 、 C 、 D 、 e 是一个具体的数值。（）
历史上八个著名的中微子实验
历史上八个著名的中微子实验据国外媒体报道，2011年年底，意大利OPERA实验室的科学家公布了一个令人难以置信的发现：中微子的移动速度似乎超过光速。这一发现违背了著名物理学家爱因斯坦的理论：光速不可超越。今年二月，OPERA研究人员发现，实验设置中出现了一些小问题，才导致出现中微子速度快于光速的结果。这项中微子实验让人一惊一乍，同时也表明科学未知领域的复杂性和神秘性，尤其是中微子领域。 纵观历史上所有的中微子实验，虽然取得了一些振奋人心的结果，但并没有得到能够真正挑战爱因斯坦相对论的实质性结果。尽管实验结果仍然令科学家迷惑不解，但也帮助科学家对自然世界了解得更多，同时也解决了不少理论上的谜团和难题。以下就是历史上著名的中微子实验：
1、日本Super-Kamiokande中微子实验 上图所示的是日本Super-Kamiokande中微子实验环境，研究人员正坐着一艘小船行驶于其中。这个探测器由一个装满5万吨水的大容器和11000多根光倍增管组成。 中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，极其微小，对于宇宙中的每一个质子或电子来说，可能都至少有10亿个中微子。这种无处不在的粒子从宇宙大爆炸后几毫秒内就开始存在，在元素的放射性衰变中、恒星的核反应中以及超新星爆炸过程中都会产生新的中微子。它们与物理学许多领域都存在紧密联系，所以科学家需要弄清楚，中微子究竟是如何工作的。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)“迷你升能器中微子实验(MiniBooNE neutrino experiment)”项目发言人、物理学家比尔·路易斯介绍说，“它们是宇宙中的一种主要粒子，但我们至今对其知之甚少。” 中微子之所以难以理解，主要原因在于它们几乎不能与其它物质结合。与常见的电子不同的是，中微子没有电磁电荷；它们质量非常轻，以致于科学家们长期以来一直认为它们根本没有质量。中微子撞击到其他粒子时，会产生可观测到的变化，探测它们需要紧密监测一大容器物质(如水)。
南极发现极高能中微子动能相当于一枚秒速一米的樱花瓣
南极发现极高能中微子，动能相当于一枚秒速一米的樱花瓣 如何解读NSF 公布IceCube 中微子观测站首次定位 宇宙中的高能中微子源？有何重大意义？刘博洋，天体物理学博士生 先上结论 去年8 月，双中子星并合的时候，我们说人类全面进入了多信使天文学时代。 而本次IceCube 和其他望远镜联手发现一颗极高能中微子 的来源，则标志了多信使天文学时代中又一个重要的里程碑。 发生了什么？ 简单版本： 2017 年9 月22 日，建设在南极冰层里的中微子探测器“冰立方”（IceCube）探测到了一次比较罕见的极高能中微子事件：这是一个能量为~290 TeV 的中微子，相当于具有一枚秒速一米的樱花瓣的动能。巧合的是，这颗中微子的来源方向上，在几十亿光年开外，刚好有一个已知的特殊天体。而且，在此事件前后约两周事件内，用于监测高能光子的费米卫星发现，这个天体发出的高能光子的亮度比平时强了 6
倍——所以说，它很可能就是这颗高能中微子的源头。 高能中微子的形成和高能质子具有密切的联系，而高能质子是所谓“宇宙线”（宇宙来的射线，Cosmic Ray）的主要成分，所以本次发现同时首次确认了宇宙中高能中微子和高能宇 宙线的（一种）来源。 正如2017 年8 月，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）和费米卫星先后探测到双中子星并合事件发出的引力波和 高能光子，随后全球各个波段的望远镜对事件源天体展开了一大波观测，本次冰立方和费米卫星联手确认这颗高能中微子源的来源之后，也引起了一大波各种波段望远镜对该事件源天体的追捧。这两次全球天文学家的联手狂欢，前后相隔仅仅一个月的时间，可以说代表了当代观测天文学一种“新常态”的到来。 到底发生了什么？ 有点复杂，一样一样说，慢慢看。 0、用一句话说说中微子是啥？ 1、以前真的从来没有定位过中微子源吗？ 2、极高能中微子从哪来的？ 3、为什么要跑南极探测中微子？ 开始咯~ 0、用一句话说说中微子是啥？ 一种质量非常小的基本粒子，比电子还要轻大约两百万倍。
1988年诺贝尔物理学奖——中微子的研究
1988年诺贝尔物理学奖一一中微子的研究 1988年诺贝尔物理学奖授予美国伊利诺斯州巴塔维亚(Batavia)费米国家加速器实验室的莱德曼(Leon M.Lederman,1922—)、美国加利福尼亚州蒙顿维(Mountain View)，数字通讯公司( DigitalPathways,lnc)的施瓦茨(Melvin Schwartz, 1932—)和瑞士日内瓦欧洲核子研究中心的斯坦博格 (Jack Steinberge, 1921 — ),以表彰他们在发展中微子束方法以及通过卩子中微子的发现显示轻子的二重态结构所作的贡献。 中微子的研究在粒子物理学中占有重要地位。它原来是一个假设的粒子。 1931年，泡利从研究B衰变的能谱出发，提出了中微子的假设，当时几乎没有人能够想像，怎么去捕捉”这一神秘莫测的粒子”因为中微子是中性的，所以用于测量带电粒子的所有办法，对它都无效。它与物质的相互作用又极弱，甚至可以穿过整个地球而不被任何物质吸收。所以长时期以来，中微子只是在理论家的计算中出现，而实验上始终无法证实它的存在。1934年，费米根据泡利的假设，提出了原子核中的中子衰变成质子，同时放出一个电子与中微子的B衰变理论。费米的理论指出，原子核B衰变的相互作用，不同于电磁相互作用，是一种 弱相互作用”费米的理论计算与实验结果符合得很好，间接地证明了中微子的 存在。即使如此，人们仍然不知道，如何真正地去测量它。 1952年戴维斯(Davis)按照早在1941年由我国科学家王淦昌所提出的建议， 用K俘获法证明了中微子的存在。 1953年，在反应堆旁观测到了反中微子。1956年，科昂(Cowan),莱因斯 (ReineS 等人，在实验上直接观察到中微子①。1958年，哥德哈勃(Goldhaber) 等人，还精确地测出了中微子的螺旋性。他们用的也是K俘获法。用152En俘获一个K壳层的电子，变成152Sm的激发态，再放出一个中微子，成为152Sm。经过 仔细分析，他们第一次确定，中微子的螺旋性是-1,反中微子是+1。在这之前，还有两种常用的方法：一种是所谓的B能谱法，即用量能器测量B衰变时的能量谱，由于电子只带走了衰变前后原子核能量差的一部分，其余部分的能量，即由 中微子带走。这是最早的中微子实验，可以定性地，间接地证实中微子的存在。另一种是原子核反冲法。原子核在B衰变发射电子的同时，原子核本身还要受到一个反作用力，使原子核本身获得一个反冲速度。只要测出了发射电子与反冲核的动量，从动量的守恒，就可以确认中微子的存在。 到了1962年，对中微子的研究，进入了一个革命性的崭新阶段。哥伦比亚大学的莱德曼、施瓦茨、斯坦博格等人，想到可以用加速器来产生中微子。他们在纽约长岛的布鲁克海文的国家实验室里，用15 GeV的质子束打击铍靶，从而 产生n介子束流。n介子在飞行中衰变，产生卩子，同时放出一个中微子。他们将束流通过很大质量的铁，以致大部分的卩子都被吸收掉，而中微子却可以畅通无阻地穿过，从而获取相当纯的中微子束流。然后，他们将中微子束流注人火花室，观察到所产生的新卩子。这些反应过程，可以用如下的表达式表示： 卩+v v +n—y +p 而B衰变所产生的中微子却是按照不同的反应过程:
《中微子振荡》word版
中微子振荡 中微子振荡的概念与中性K子系统中的振荡相似，最早由理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫于1957年提出。
中微子是一种极难被探测到的基本粒子，在微观的粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中都极为重要。中微子共有三种类型，它可以在飞行中从一种类型转变成另一种类型，称为中微子振荡。 中微子的前两种振荡模式即“太阳中微子之谜”和“大气中微子之谜”已被实验证实，其发现者凭此获得了2002年诺贝尔奖，但第三种振荡则一直未被发现，甚至有理论预言其根本不存在。 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谜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 测量实验（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。 大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳2012年3月8日在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的一
项新的认识，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，并将有助于破解宇宙中“反物质消失之谜”。 “大亚湾实验的结果具有极为重要的科学意义。它不仅使我们更深入了解了中微子的基本特性，也决定了我们是否能够进行下一代中微子实验，以了解宇宙中物质-反物质不对称现象，即宇宙中‘反物质消失之谜’。”中国高能物理学会理事长赵光达院士说。 中国科学院高能物理研究所的科研人员2003年提出设想，利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子，来寻找中微子的第三种振荡，并提出了实验和探测器设计的总体方案。 大亚湾实验是一个中微子“消失”的实验，它通过分布在三个实验大厅的8个全同的探测器来获取数据。每个探测器为直径5米、高5米的圆柱形，装满透明的液体闪烁体，总重110吨。周围紧邻的核反应堆产生海量的电子反中微子，近点实验大厅中的探测器将会测量这些中微子的初始通量，而远点实验大厅的探测器将负责寻找预期中的通量减少。 在2011年12月24日至2012年2月17日的实验中，科研人员使用了6个中微子探测器，完成了实验数据的获取、质量检查、刻度、修正和数据分析。结果表明中微子第三种振荡几率为9.2%，误差为1.7%，从而首次发现了这种新的中微子振荡模式。 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，一个电子中微子具有三种质量本征态成份，传