大亚湾中微子实验发现电子反中微子消失一种新的中微子振荡
“振荡”世界的中国力量——记大亚湾反应堆中微子实验团队
“振荡”世界的中国力量——记大亚湾反应堆中微子实验团队作者：暂无来源：《发明与创新·大科技》 2017年第7期大亚湾中微子实验团队常年工作在百米高的花岗岩山体腹中，身处“不见天日”的工作环境，团队却解开了全世界高能物理学家都想解开的谜题——2012年3月8日，他们发现了中微子的第三种振荡模式，并测量到其振荡概率。
由于这项震惊国际物理界的成果，王贻芳获得科学界“第一巨奖”的基础物理学突破奖，成为了第一个获此殊荣的中国科学家。
2017年，“国家自然科学奖一等奖”经过17年9度空缺后，毫无悬念地花落“大亚湾中微子实验”。
在首个全国科技工作者日，大亚湾反应堆中微子实验团队获得首届“全国创新争先奖”。
“全国创新争先奖”每3年评选表彰一次，是仅次于“国家最高科技奖”的科技人才大奖。
中科院高能物理所所长王贻芳说：“获奖对于团队来说是莫大的荣誉，这是国家、社会、公众对团队工作的认可。
”中微子是物质世界最基本的粒子之一，物理学界对它的探索从未停止。
2003年，为了测量最后一个未知的中微子混合参数，国际上有8家实验室竞相提出方案。
中科院高能物理所的大亚湾实验方案精度高达1%，从中脱颖而出，吸引了多国科学家加入。
“当时国际上共有7个国家提出8个方案，最终3个得以实施，大亚湾探测精度最高，数据获取效率位居国际同类装置第一。
”王贻芳回忆，当时，韩国的RENO实验和法国的Double Chooz实验也都致力于寻找中微子的第三种振荡。
2012年2月，实验正式运行后的第二个月，科研人员发现了中微子的第三种振荡。
3月8日，成果发布，比韩国RENO实验快了25天。
成果的论文发表后，国际著名科学杂志和媒体发表报道与评论上百篇。
美国《科学》杂志将其评为2012年十大科学突破之一，并称“如果大型强子对撞机的研究人员没有发现标准模型之外的新粒子，那么中微子物理可能是粒子物理的未来，大亚湾的实验结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻。
大亚湾反应堆中微子实验进展
宇宙线事例的模拟
31
探测器模拟
42.5cm, 91%
灵敏度和靶总靶质量的关系
中子探测效率与集光层厚度的关系
4x20 吨
15cm
PMT对液闪中不同位去
• 去年以来顺利通过了一系列重要的评审 • 2007年3月, 土建初步设计评审 • 2007年4月, 核安全评审 • 2007年4月, 美国能源部CD-1评审会 • 2007年8月, 科技部对大亚湾项目初步设计报告进
• θ13目前最好的结果由Chooz给出, 而CP破坏的相位还没有任何测量。 • 大多数理论模型预言sin22q13 ~ 0.001-0.1 • θ13的精确测量 • 其结果将决定未来轻子区CP破坏的测量, 从而有可能解决宇宙中正反
物质的不对称之谜。 • 对标准模型的扩展提供更强的约束。
90％CL
At m231 = 2.5 103 eV2, sin22 < 0.15
逊分校 ，弗吉尼亚工学院和州立大学
~ 200位研究人员
中国 (18) 高能所，北师大, 成都理工大学，原子能
院，中广核，东莞理工学院，南京大 学，南开大学，山东大学，深圳大学 ，清华大学，中国科技大学，中山大 学， 香港大学，香港中文大学，台湾
大学，交通大学，联合大学
3
为什么是θ13
• 三味中微子振荡模型由三个混合角, 两个质量方差, 一个CP相位描述, θ13是混合角之一。
16
钢罐总体机械设计
尺寸重量受严格限制 足够的强度 接口复杂
电缆穿出 4m有机玻璃罐
反射板
最小元分析 应力分布
桶底与反射板
17
支撑平台与吊具
• 支撑平台 • 中心探测器在水池中的支撑平台已完成工程设计, 并招标。 • 要求支撑110吨探测器, 水平度可调至毫米量级（刻度装置要求） • 吊具 • 装配用35吨吊具, 安装用130吨吊具。 • 已完成概念设计和详细的技术要求文档, 将由专业公司设计生产 • 2008年2月底完成设计, 2008年6月底完成生产
2.1 哲学的基本问题
2.1 哲学的基本问题一、单选题1.近年来,人类对物质世界的探索不断取得新的进展。
2012年3月,大亚湾中微子实验国际合作组宣布发现了一种新的中微子振荡,有助于破解反物质消失之谜。
2013年3月,清华大学和中国科学院联合宣布首次在实验上观测到量子反常霍尔效应,被誉为“一个诺贝尔奖级别的发现”。
科学家的这些新发现再次证明( )A．思维与存在具有同一性B．存在就是被感知C．具体科学是哲学的基础D．哲学源于对世界的惊异2.2013年6月18日，广州五羊天象馆预报，在6月23日晚上将出现今年全年最圆最大的超级月亮。
而下一次超级月亮将出现在2014年8月11日。
科学家对天文奇观的预测说明①思维和存在具有同一性②思维能够创造存在③思维对存在具有反作用④世界上没有不可认识之物，只有尚未认识之物A．①② B．②④ C．①④ D．②③3.恩格斯指出，凡是断定精神对自然界来说是本原的，从而归根到底承认某种创世说的人，…组成唯心主义阵营。
凡是认为自然界是本原的，则属于唯物主义的各种学派。
这说明（）A．哲学的基本问题和我们的生活息息相关B．对思维和存在何为世界本原的不同回答，是划分唯物主义和唯心主义的唯一标准C．哲学的基本问题包括思维和存在何者为第一性和二者有没有同一性两个方面D．唯物主义和唯心主义是哲学的两个基本派别4.“我们如何才能了解世界呢？看？听？想？那不过是视觉，听觉和大脑中的化学反应。
这些完全有可能是假的。
你永远也没办法确信眼前的是真实，不过是凭经验猜测而已。
”这种观点:①认为世界是可以正确认识的②认为思维和存在没有同一性③否认了彻底认识世界的可能性④是辩证唯物主义的观点A.①②B.①③C.②③D.③④5.唯物主义和唯心主义的斗争从哲学产生以来就有,划分唯物主义和唯心主义的标准是A．对哲学基本问题的不同回答B．对思维和存在关系问题的不同回答C．对思维和存在何者为第一性问题的不同回答D．对思维和存在二者有无同一性问题的不同回答6.中国古代哲学家探讨的天与人、名与实、形与神、知与行、心与物、理与气等谁依赖谁的问题。
粒子物理学：中微子振荡的新发现与中微子质量层级
粒子物理学：中微子振荡的新发现与中微子质量层级粒子物理学是研究物质最基本的构成单位以及它们之间的相互作用的学科。
在这个领域中，中微子振荡是一项令人激动的研究课题，特别是与中微子质量层级相关的新发现。
本文将介绍中微子振荡的背景知识、实验观测、理论解释以及其对中微子质量层级的影响。
中微子是一类没有电荷且质量极小的基本粒子，属于标准模型中的最基本粒子之一。
早在上世纪50年代，中微子的存在就被科学家们所预言。
然而，直到几十年后的实验才成功地探测到中微子。
在20世纪80年代末和90年代初，来自日本的超级神岗实验以及来自加拿大的苏德伯里中微子天文台实验获得了首次中微子振荡的直接证据。
中微子振荡指的是不同种类（或称为“味道”）的中微子之间的转换现象。
根据标准模型，中微子有三种味道：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。
然而，中微子振荡实验证实了中微子的味道在传播过程中并非是固定不变的，而是会发生转变。
这一发现揭示了中微子具有质量，并且对中微子质量层级的研究产生了巨大的影响。
中微子振荡的实验观测主要通过中微子探测器进行。
这些探测器通常设在地下深处，以屏蔽掉来自宇宙射线的干扰。
通过测量中微子到达探测器的概率以及不同味道的中微子相对比例的变化，科学家们能够确定中微子的振荡参数，从而推断出中微子的质量层级。
这些实验的结果表明，中微子质量层级是层次分明的，但仍存在一些未解之谜。
至于中微子振荡的理论解释，基本是基于量子力学中的哈密顿量演化的理论。
中微子的振荡现象可以通过研究哈密顿量中的质量矩阵来解释。
这个质量矩阵可以表示为一个幺正矩阵，其中的参数可以被实验数据所限制。
通过对这些参数的研究，科学家们可以进一步了解中微子以及它们与其他粒子的相互作用。
中微子振荡对中微子质量层级的研究具有重要意义。
首先，它提供了探索标准模型之外的物理现象的窗口。
其次，对于宇宙学研究而言，中微子的质量层级对于理解宇宙演化、暗物质和暗能量等重要问题具有关键作用。
大亚湾中微子实验结果的简单解释
大亚湾中微子实验结果的简单解释The topic I have chosen is: A simplified explanation of the results from the Daya Bay neutrino experiment.中微子是一种基本粒子，没有电荷而且质量很小。
由于其特殊性质，它们对我们理解宇宙和基本物理有着重要的意义。
大亚湾中微子实验是一个为了研究中微子性质而进行的重要实验。
它位于中国广东省深圳市附近的大亚湾核电站附近。
Neutrinos are elementary particles that have no charge and very little mass. Due to their unique properties, they hold great significance in our understanding of the universe and fundamental physics. The Daya Bay experiment is a crucial endeavor aimed at studying the properties of neutrinos. Itis located near the Daya Bay Nuclear Power Station in Shenzhen, Guangdong Province, China.该实验涉及到三个地下探测台站，每个都装备了一套灵敏的中微子探测器。
在这些探测器之间设置了远距离的干涉装置，以观察中微子的变化。
大亚湾实验主要关注两种类型的中微子：电子型中微子和反电子型中微子。
The experiment involves three underground detector stations, each equipped with a set of sensitive neutrino detectors. Long-baseline detectors are placed between these stationsto observe neutrino oscillations. The primary focus of the Daya Bay experiment is on two types of neutrinos: electron neutrinos and antineutrinos.根据量子力学的原理，中微子在运动过程中会发生一种叫做“中微子振荡”的现象。
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。
2019-2020学年高中政治 1.2.1 哲学的基本问题作业与测评(含解析)新人教版必修4
哲学的基本问题1．哲学研究的问题很多，但我们能够从中找出一个贯穿哲学发展始终的基本问题。
这个基本问题可以表述为( )①思维和存在的关系问题②世界观和方法论的关系问题③哲学与具体科学的关系问题④物质和意识的关系问题A．①② B．③④ C．②③ D．①④答案 D解析哲学研究的问题很多，其中贯穿哲学发展始终并且把不同哲学区分开来的基本问题是思维和存在的关系问题，也就是物质和意识何者为本原问题，①④说法正确且符合题意。
②③说法均与题意无关。
故本题答案选D。
2．关于思维与存在的关系问题，下列说法正确的有( )①哲学的基本问题是思维和存在的辩证关系问题②对思维能否正确认识存在的不同回答，是划分可知论和不可知论的标准③唯物主义与唯心主义的分歧是围绕思维和存在谁是本原的问题展开的④唯物主义与唯心主义的分歧是围绕思维和存在的关系问题展开的A．①② B．②④ C．②③ D．①④答案 C解析②③是对思维与存在的关系问题的正确表述，符合题意。
①错误，哲学的基本问题是思维和存在的关系问题，不是二者的辩证关系问题。
④错误，唯物主义和唯心主义的分歧是围绕思维和存在谁是世界本原的问题展开的。
3．荀子说：“凡以知，人之性也；可以知，物之理也。
”费尔巴哈说：“自然界是一本不隐藏自己的大书，只要我们去读它，我们就可以认识它。
”对上述两种观点认识正确的是( )①都属于可知论②都认为思维能够正确认识存在③都否认思维和存在具有同一性④前者属于不可知论，后者属于可知论A．①② B．①③ C．②④ D．③④答案 A解析荀子和费尔巴哈的观点都认为世界是可以认识的，都属于可知论，都认为思维能够正确认识存在，①②符合题意；③④说法错误。
正确选项为A。
4．哲学的基本问题是思维和存在的关系问题，它贯穿哲学发展的始终，对这一问题的不同回答决定了( )①哲学的阶级性质②哲学发展的方向③哲学的产生④对其他哲学问题的回答A．①② B．②④ C．③④ D．①③答案 B解析思维和存在的关系问题贯穿哲学发展的始终，对这一问题的不同回答决定着各种哲学的基本性质和方向，即唯物主义和唯心主义，而不是阶级性质，因此①不能入选，②入选。
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。
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大亚湾实验：寻找新的中微子振荡
12太阳中微子振荡
1 2
23大气中微子振荡
3
13 ?
第三种中微子振荡，用13表示 ： 基本的物理现象与规律
基本的物理参数13，其数值大小可以影响许多物理过程 影响未来中微子物理研究的方向
与宇宙中“反物质消失之谜”的研究有关 如果13太小，我们无法在可见的将来通过加速器实验来寻找CP 破坏
开工建设：2007年10月
地下实验室
•3000 米隧道 •3个实验大厅 •1个安装大厅 •一个水处理厅
中微子探测器安装在水池中
1号厅 于 2011年8月15号开始运行取数
2号厅 于2011年11月5日开始运行取数
3号厅于 2011年12月24日开始运行
特殊措施
• 为抢得先机，采取了一些特殊措施
Prompt energy
Time between prompt‐delayed
每天的中微子事例
• 事例率的变化反映了反应堆的开关变化
物理结果：发现电子反中微子消失
• 3号厅观测到：9901 个中 微子
• 从1/2号厅的观测预言3号 厅应该观测到：10530 个 中微子
• 其比值表明中微子消失： R = 0.940 ±0.011 (stat) ±0.004 (syst)
美国 (16) 布鲁克海文国家实验室，劳伦斯伯克利国家 实验室，加州理工学院 ，伊利诺州理工学院 ，衣阿华州立大学 ，，普林斯顿大学 ，伦 斯勒理工学院，加州大学伯克利分校 ，威廉 玛丽学院，辛心那提大学，西耶拿学院，加 州大学洛杉矶分校 ，休斯敦大学 ，伊利诺 州大学香槟分校，威斯康辛州大学麦迪逊分 校 ，弗吉尼亚工学院和州立大学
• Minos: 1.7
0 < Sin2213 < 0.12 @ 90%C.L. NH 0 < Sin2213 < 0.19 @ 90%C.L. IH
• Double Chooz: 1.7
sin22θ13 = 0.086 ± 0.041(stat) ± 0.030(sys)
2012-03-08
6
3倍标准偏差以下：迹象 3倍以上：证据 5倍以上：发现
结论
• 大亚湾实验发现了反应堆发出的反电子中微 子消失现象 R = 0.940 ±0.011 (stat) ±0.004 (syst)
• 该现象与中微子振荡的预期符合，其能谱畸 变也与中微子振荡的预期符合
• 发现了一种新的中微子振荡模式，信号显著 性为5.2倍标准偏差，其振幅为 Sin2213 = 0.092 0.016(stat) 0.005(syst)
• 中微子与宇宙学关系密切：
– 构成宇宙中的暗物质 – 中微子振荡与宇宙中物质与反物质不对称有关 – 中微子与大尺度宇宙结构的形成有关
中微子是粒子物理，天体物理与宇宙学研究中的热点与交叉
中微子振荡：检测中微子质量的方法
• 中微子如果质量不为零，就应该有振荡：即中微子 在飞行中从一种中微子变为另一种中微子
• 中微子消失的最自然解释 是中微子振荡
• 观测到的能谱畸变也与中 微子振荡符合
定量分析结果
Sin2213 = 0.092 0.016(stat) 0.005(syst) 发现θ13不为零，等价于发现新的中微子振荡模式 信号显著性为5.2倍标准偏差：振荡不存在的概率为一千万分之一
粒子物理中的信号显著 性一般定义：
大亚湾反应堆中微子实验
• 用大亚湾反应堆测量 13是我国粒子物理发展的一个重大机遇：
– 功率高（世界第二） – 周围有山，便于建设地下实验室以屏蔽宇宙线本底 – 造价较低，没有根本的技术困难
• 世界各国共有8个实验建议，三个正在进行中 • 难点：精度较过去提高一个量级 • 我们的突破：独特设计+环境优势 达到精度要求
过去的搜寻：一些迹象
• Palo Verde & Chooz: 没有结果
Sin2213 < 0.12 @ 90%C.L. if M223 = 0.0024 eV2
• T2K: 2.5
0.03 < Sin2213 < 0.28 @ 90%C.L. for NH 0.04 < Sin2213 < 0.34 @ 90%C.L. for IH
大亚湾中微子实验发现电子反中微 子消失 一种新的中微子振荡
王贻芳 中国科学院高能物理研究所
物质世界最基本的单元之一：中微子
中微子是构成物质世界的最基本单元之一：
e e
u d
c s
t b
中微子质量极轻，不带电荷，与物质的相互作用十分微弱, 极难探测 需要用体积庞大的探测器
宇宙中的中微子与光子一样多，~ 100/cm3，其质量因此对 宇宙的形成与演化有重要影响
中国 (20) 高能所，北师大, 成都理工大学，原 子能院，中广核，东莞理工学院，南 京大学，南开大学，山东大学，深圳 大学，清华大学，中国科技大学，中 山大学， 上海交通大学，华北电力 大学，香港大学， 香港中文大学， 台湾大学，交通大学，联合大学
~ 250位研究人员
•开创了国家，地方与企业共同支持基础科学研究的先河 •是目前中美两国在基础科学研究领域中最大的合作项目之一
e
e
• 中微子振荡是中微子的基本性质，是粒子世界的一 种基本规律
• 中微子振荡与宇宙学中的一些关键问题有关
–比如宇宙中物质-反物质不对称就可能与中微子振荡中 的宇称及电荷反演破坏（CP破坏）有关
• 研究中微子振荡，可以探究宇宙形成与演化中的许 多秘密。
中微子振荡是中微子研究中的中心问题
中微子振荡的发现：2002年诺贝尔奖
实验方案
• 通过远近点之间的相对测量提高精度
– 2个近点+1个远点
• 同一点的多模块中微子测量以降低系统误差并相互校验
– 近点：2个模块 – 远点：4个模块
• 多重宇宙线反符合探测器提高效率，降低降低系统误差
– 4层RPC + 2层水契仑柯夫探测器
国际竞争
大亚湾实验国际合作组
欧洲 (2) 俄国联合核子研究所， 捷克查尔斯大学
– 修改安装计划 – 加班加点，提前完成安装计划 – 采取2-1-3 模式，提前结束安装 – 高质量的工作，提前开始取数
数据分析
• 自2011年12月24日起 至2012年2月17日止， பைடு நூலகம்55天
• 数据量: 15TB • 数据获取效率 ~ 97% • 物理分析有效时间 ~
89%
看到的中微子事例：与预期符合