锦屏中微子试验计划-IndicoIHEP
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time-offset3表面探测器阵列标定-Indico@IHEP-中国科学院高能
xi , yi ,0
c tij ti t0 j
Δt : time-offset tij : 探测器响应时间 t0j :前锋面过core时间
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多次迭代计算,经特正面修正，得到探
测器time-offset（具体见何会海老师文章）
He, H. H., et al. "Detector time offset and off-line calibration in EAS experiments." Astroparticle Physics 27.6 (2007): 528-532.
重建事例中参与重建的触发探测器个数分布模拟与实验符合；每个事 例探测到的总的粒子数分布模拟与实验一致。
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2.实验数据与模拟数据对比
能量对比：
触发率 No cut
theta<45， core_dr<50， sumpd>20
2017046
Peak energy :~30TeV
47.5Hz 48.2Hz
时间标定（time-offset）
前锋面拟合方向
l , m , n
j j j
c tij ti t0 j l j xi m j yi y x ti =tij t0 j l j i m j i c c
利用上述公式可通过对实验数据
core
2017年9月21日LHAASO威海合作组会议
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Outline
1.羊八井复合探测器阵列介绍 2.实验数据与模拟数据对比
3.表面探测器阵列标定
4.总结
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1.羊八井复合探测器阵列介绍
羊八井阵列排布
羊八井闪烁体-缪子探测器复合阵列包括 以下三种类型探测器：
2017年赵忠尧博士后答辩-IndicoIHEP
首先重建 的反冲侧，再通过拟合 (∗) 丢失不变质量谱来估计两种过程的产额。
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工作经历与成绩，BESIII物理分析
主导 Measurements of the EM Form Factor of ，[memo准备中].
深刻理解核子结构 测量核子形状因子 检验近阈条件下的理论预言 preliminary
初步结论： 1. 完成了纯中性过程的TOF重建，也是对 BES3离线重建的完善。 2. 研究了纯中性过程的事例起始时间的计算 方法。 3. 研究了中子/反中子/光子的鉴别方法。 4. 使用TOF双标记方法寻找信号过程，并取 得了初步的结果。
拟合中子飞行时间的测量值与预期值之 差来估计观测截面@ =2.0 GeV XS = 0.385 +- 0.076 (nb)
(1)
端盖量能器击中频率分布
(2)
(3)
(4)
(4)
Pileup效应的模拟
FPGA读出的模拟
Digi时间戳的还原 根据时空分布重建簇射
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工作经历与成绩，PANDA探测器模拟与优化
主导基于时间戳的缪子探测器(Mini Drift Tube, MDT)模拟与重建系统
1. 2. 3. 4. 5. 6. 基于硬件配置使用Garfield模拟一组MDT的响应 建立参数化的MDT响应模型，比如感应电流的波形 把波形分析后的数字信号送入基于时间戳的模拟系统 把仿真DAQ中的流水线数字信号进行径迹重建 再把MDT打包的径迹段送给全局寻迹算法 再基于重建的mu子研究DRELL-YAN过程
2017年赵忠尧博士后答辩
胡继峰
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简历
▪ 2016-至今, 上海交通大学，博士后 ▪ 2014-2016, 都灵大学，博士后 ▪ 2011-2014, 吉森大学，博士后 ▪ 2007-2011, 国科大，博士 ▪ 2004-2007, 中科大(高能所联合培养)，硕士 ▪ 2000-2004, 郑州大学，学士
中国锦屏极深地下试验室CJPL和中国暗物质试验CDEX
Soudan
CDMS
Kamioka
XMASS Super-K
DUSEL
LUX
国际上重要地下实验室比较(单位:岩石厚度)
700m Y2L 800m 韩国 Canfranc 西班牙 600m Soudan 美国 1100m Boulby 1000m 英国 1400m Kamioka INO 日本 印度 1400m LNGS 意大利 1600m Baksan 俄罗斯 1700m Modane 法国
9 2000年，参加国际合作，学习暗物质实验相关物理和技术。 9 2003年，自主研究高纯锗探测器探测暗物质的可行性。 9 2004年，清华大学发表第一篇暗物质研究论文，采用极低 能量阈高纯锗探测器测量暗物质粒子的实验方案。 9 2005年，利用韩国实验室开展暗物质实验研究工作； 9 2009年，项目组在Physical Review D发表第一个暗物质实 验结果，在10GeV能区得到国际最灵敏的暗物质测量结果； 9 2009年，清华大学与二滩公司开展战略合作，建设中国锦 屏地下实验室（CJPL），2010年12月12日正式投入运行； 9 2010年, CDEX率先在CJPL开展暗物质实验研究，开展1kg量 级暗物质实验研究，目前20g+1000g探测器开始运行。 9 2011年，开展10kg探测系统设计和研究。 9 2015年，开展吨量级高纯锗阵列探测器测量暗物质实验。
2010年6月20日主实验厅
2010年12月12日CJPL正式启用
国资委副主任邵宁、基金委副主任沈文庆院士、清华大学党委 书记胡和平、二滩公司总经理陈云华为实验室揭牌
实验室内景
国内外媒体关注中国锦屏地下实验室建设
¾ 《Science》《Physics Today》 ¾ 新闻联播＋CCTV系列报道； ¾ 新华社、人民日报、科技日报等
粲介子Dalitz图分析简介IndicoIHEP
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Lund弦碎裂图象
考虑相对论性粒子在时空(t,x)中的运动，质量m，能量E，动量p。
它在常数力的作用下，经典运动方程为：
其解为 粒子的速度 能量-空间坐标方程
轨道运动 时空(t,x)轨迹：双曲线
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Lund弦碎裂图象
在A点和B点产生的粒子(夸克-反夸克)的能动量分别为： 当它们组成一个粒子(强子)时，此粒子的能动量为：
弦碎裂：弦被色力场拉开，夸克的动能转化为弦的 势能；新的(双)夸克－反夸克对通过量子隧道效应 从真空中激发出来；并在新夸克对产生处断裂。如 果夸克－反夸克对具有正确的量子数，它们形成介 子或重子，否则只表现为没有观测效应的真空涨落。
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Bo Andersson
(1937-2002)
Lund弦碎裂图象
内容提要
强子化图像
Lund弦碎裂模型 理论HERWIG集团衰变模型
高弦碎裂函数的导出
极高能量情况JETSET 中低能情况LUARLW
横动量分布
无关联 相关联
粒子产额比
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强子产生模型
正负电子湮没强子产生的图象
强子化属于QCD非微扰问题，只能采用唯象模型定量描述． 目前主要有： 集团衰变模型(HERWIG) 弦碎裂模型(JETSET)
可以看成是： 沿正光锥经若干steps后到达顶点1，再到达相邻的顶点2；或沿负的光锥 经若干steps后到达顶点2，再到达相邻的顶点1。其间产生粒子m。 假设到达顶点1的概率为： 到达顶点2的概率为：
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Lund弦碎裂函数的导出
假设到已经从光锥正（负）向达顶点1（2），再经过一step到达顶点2（1） 产生1个强子的概率为： 概率为： 上述强子也可以如下产生，假设到已经从光锥负向达顶点2，再经过一 step到达顶点1，概率为： 从前页图可以得到如下关系：
在地下_2400_米探寻宇宙“微光”——解码中国锦屏地下实验室
在地下2400米探寻宇宙“微光”——解码中国锦屏地下实验室2023年12月7日，来自清华大学、上海交通大学等高校和科研院所的10个实验项目组，入驻中国锦屏地下实验室二期极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施（简称“锦屏大设施”）。
这标志着世界最深、最大、最“纯净”的极深地下实验室正式投入科学运行。
深冬的四川省凉山彝族自治州，寒风越过巍峨的锦屏山，吹打在雅砻江两岸。
在锦屏山地下2400米处，一座牵引科技创新的大科学装置将助力科学家们去探寻宇宙“微光”。
2023年12月7日，来自清华大学、上海交通大学等高校和科研院所的10个实验项目组，入驻中国锦屏地下实验室二期极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施（简称“锦屏大设施”）。
这标志着世界最深、最大、最“纯净”的极深地下实验室正式投入科学运行。
———————————————进军“深地” 仰望宇宙———————————————“天高地迥，觉宇宙之无穷”，从古至今每每谈及宇宙，人类都充满好奇和向往。
在浩瀚宇宙中，小到一粒尘埃，大到山川湖海、日月星辰，都是可见的物质。
暗物质探测是这些年来科学领域的前沿研究。
20世纪30年代，瑞士天文学家弗里茨·兹威基通过大量天文学观测和推导，首次提出暗物质的猜想。
所谓暗物质是指人类肉眼看不到，且使用天文望远镜和电磁学手段观测都无法捕捉到的物质。
“暗物质研究是人类认识和了解宇宙的新出发点。
”清华大学工程物理系教授、CDEX 暗物质实验负责人岳骞告诉记者。
然而，暗物质与普通物质发生作用的概率极低，再加上无处不在的宇宙射线干扰，直接探测到它十分困难。
“难度就像在嘈杂的足球赛场寻找一根针掉落的声音（暗物质碰撞信号）。
”国投雅砻江公司锦屏地下实验室管理局局长李名川说。
因此，一座能阻挡宇宙射线、实验环境辐射本底低的“纯净”实验室，成为探测暗物质的必要条件。
早在2002年，清华大学就启动了暗物质研究。
由于当时国内没有实验条件，研究团队只能远赴韩国借用实验室进行实验。
中国的大手笔——锦屏地下实验室
中国的大手笔——锦屏地下实验室作者：松园来源：《科学24小时》2011年第09期有了这个实验室，我国科学家就可以自主地开展暗物质探测和其他类似的国际前沿基础科学研究。
中国从此有了一个世界一流的洁净低辐射极深地下实验室。
向地下进军2010年12月12日，我国首个极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室”在四川雅砻江锦屏水电站正式投入使用。
它的垂直岩石覆盖达2400米，是目前世界上岩石覆盖最厚的实验室。
有了这个实验室，我国科学家就可以自主地开展暗物质探测和其他类似的国际前沿基础科学研究。
中国从此有了一个世界一流的洁净低辐射极深地下实验室。
极深地下实验室是开展暗物质直接探测工作的必要场所。
目前，美国、英国、法国、意大利、日本等国家已经建立了自己的地下实验室，例如，美国正在一个废矿井中建设他们的地下科学与工程实验室——杜赛尔地下实验室，预计2018年建成，其最深处约为2300米。
日本也于2010年10月在位于岐阜县飞鳍市神冈矿山的地下1000米处建起了“XMASS”地下实验室。
“XMASS”是一种暗物质探测设施，其中装有探测暗物质的液氙探测器。
英国也希望成为在世界上最早发现暗物质的国家，已于2010年启用了一个深达350米的地下实验室。
与此同时，世界其他一些国家也在积极开展这方面的工作，他们都想把实验室建在更深的地下。
在锦屏地下实验室建成以前，我国还没有很好的地下实验室，特别是极深地下实验室，因此许多相关研究无法自主展开，这给我国的暗物质研究和其他基础前沿科学的研究造成了很大的局限性。
锦屏地下实验室的建成一改过去的被动局面，使我国科学家能够自主地研究暗物质及其他相关的前沿科学项目，为我国基础前沿科学的发展提供了一个难得的研究基地。
锦屏地下实验室建在极深的地下，堪称地面探测暗物质必不可少的平台，这是因为暗物质的信号十分微弱，要探测到这种信号，人们需要尽可能地提高暗物质探测器的灵敏度。
而提高灵敏度的途径无非有两条：一是提高探测器的质量；二是减少外来的干扰。
利用YBJ原型阵列数据检验强子相互作用模型-Indico@IHEP
2017-3-8
开题报告-李骢-2015级博士
3
3
广延大气簇射（EAS）
Muon主要产生与介子衰变，且与物质的相互作用截面很小， 可以直接传播到地面探测器，是我们研究相互作用的理想探针
2017-3-8 开题报告-李骢-2015级博士 4
模型对于簇射实验的影响
n 相互作用模型对于能谱测 量影响(KASCADE-Grande n 对于成分区别影响 (GRAPES-3)
利用YBJ原型阵列数据检验强子 相互作用模型
李骢 导师：何会海 （研究员）
目录
• 背景介绍 • 羊八井原型阵列实验以及数据质量检查 • 快速模拟结果分析 • 结论与展望
Lhaaso 实验
1.宇宙线起源研究。通过 多种探测手段结合的方式 增强宇宙线成分区分能力。 在高能区对伽马射线源能 谱进行精确测量，为确定 宇宙线起源提供直接证据； 在低能端实现与卫星实验 的能标对接，将有望实现 宇宙线分成分能谱的精确 测量，同时实现空间直接 测量和极高能宇宙线能谱 的对接 2.开展全天区伽马射线源 的搜索，力争发现大量伽 马射线源，发现新现象， 揭示新规律； 3.暗物质寻找、洛伦兹对 称性破坏以及超出LHC能 标等新物理的研究
A transition happens!
Without Dynode
With Dynode
小结与展望
• 1.羊八井百分之一规模阵列运行两年多时间， 运行稳定，提供了很好的数据基础。 • 2.通过羊八井数据可以对于强子相互作用模 型进行很好的检验，同时初步显示KM2A阵 列在成分区分上的能力。 • 3.未来还需要从模拟和数据两方面去更好的 理解实验，做出更可靠的结果。
计数率（ Hz)
时间
Shower事例中缪子数分布
数字核仪器-IndicoIHEP
……
对新型核仪器的需求越来越强烈！
2018/11/17 8
快速发展阶段
数 字 化 核 仪 器 发 展 及 现 状
——确立了两大研究方向
1）数字化核信号处理原理和方法的研究
意大利Politecnico实验室 多延迟线成形技术的数字化实现 零面积滤波器性能研究 数字化基线恢复算法 ……
常用优化成形算法对比的研究
体现出数字核信号处理研究的超前性和多样性！ 多数算法精致、但耗时，实用性不强 2）系统的组成原理和方法的研究
1994年美国Valentin.T.Jordanov 等人
ADC（12bit，20MHz）
+
FIFO（1Mbytes）
2018/11/17
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1995年法国Michel.Bordessoule等人
开创了大型核测量系统数字化的先河
2018/11/17 15
全局数字化核测量系统的实现和完善
数 字 化 核 仪 器 发 展 及 现 状 使高能物理、重粒子物理、核物理中“核—核”碰撞 瞬间爆发式产生的核信息以数字化模式提取、传输、 存储和分析成为可能。 使大型核测量系统结构简化（瘦身）、组建灵活方便、 可靠 为多种核参数的同时测量和提取提供了可能 为核技术应用领域开辟更广阔的空间。促进核医学、 工业测控等领域的进步和发展。 为基于互联网、物联网的环境监测系统的建立创造了 条件。
数 字 化 核 仪 器 发 展 及 现 状
是一套较完整的数字化核能谱测量系统，在该系统中 出现了前端条件线路、数据缓存及总线等组成系统所 必须的功能结构。
这是目前产品化的数字谱仪的雏形
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Pixie-500 商品化阶段
数 字 化 核 仪 器 发 展 及 现 状
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世界研究现状
1. 振荡Upturn不清晰， Dm2与地球上的实验 有2s差异 2. CNO仍未发现 3. 其他的精度较差 4. 无法判别金属丰度
实验上的主要困难
Be7中微子通量测量
Borexino实验
宇宙线导致的11C， 10C正好是重要的 本底，其次是外部 光子本底
pep中微 子通量 测量
对MNS+物质效应缺乏有效的验证
答案： 我们还在消耗地球形成 之初的引力势能 核衰变情形基本未知 需要测量地球中微子
地球中微子，地球运动模型
地热，板块运动 原动力？ 核素衰变 vs 原初塌缩 引力势能 地核内有核反应 堆吗？
热产生放 射性元素 的地下分布 地壳中微子 地幔中微子
地球的原 初构成成分？ 地球动力学，地 球化学，与陨石 化学
arXiv:1602.01733
Backup
日震学的新挑战
日震学，星震学：太阳光球 表面的吸收谱线的多普勒测 量发现太阳表面在振动：周 期5 min，速度达到0.5 km/s，振幅达到数百公里 （太阳共振腔）
可推测太阳内部结构，密度， 声速
地球中微子探测精度
锦屏的地球中微子研究预期
Jinping sensitivity
Jinping
研究进展
→10吨→千吨
20 L模型(完成) 慢液闪研究
1吨模型 地下本底研究，慢液 闪研究，低本底技术 研究。今年进行
总结
1. 可以将太阳中微子的研究带入一个全新的境界
• 太阳内的高密度振荡-真空振荡跃迁 • 发现CNO中微子 10%精度 • 研究太阳金属性问题
惰性中微子
太阳中微子仍有很多未解之谜
Los Alamos Science No. 25, 1997
太阳标准模型(恒星演化模型)的四个要素：
1. 太阳供能方式：（LUNA，JUNA） 质子-质子聚变链 pp 碳氮循环 CNO 2. 太阳内能量的传输机制：(OP，OPAL) 辐射（内部），依赖于辐射透明度 对流（外部） 3. 太阳各处处于一个液态局域平衡状态： 引力与辐射压力 4. 边界条件： 原初星的氢、氦、金属含量， 目前太阳半径，质量，亮度约束、年龄。
期待高精度太阳混合角测量 非标准相互作用，惰性中微子，等等
锦屏中微子实验精度预研
锦屏预期
1. 精度全面提高 2. 确定Upturn 3. 发现CNO，精度达 到10% 4. 研究金属丰度
地球中微子
板块运动的原动力？ 地球引力塌缩势能？ 地球内部的核衰变，核 裂变？ 目前的知识： 全球地热测量47±3 TW 对核衰变热的预期： Cosmochemichal模型： 10 TW Geodynamical模型： 15-30 TW Geochemical模型： 20 TW 地球中微子实验测量1030 TW之间
John Bahcall
中微子产生-1：质子-质子聚变链 pp
NATURE 512, 378
中微子产生-2：碳氮循环 CNO 碳氮循环:
（高温主序星的主要 模式）
太阳中微子能谱
太阳中微子震荡与传播
太阳中心-高密 度：电子数密 度和中微子能 量决定的混合 ������ 角������12
外围：真空 混合角q12
锦屏中微子实验计划
王喆 清华大学
2016年8月22日 中国物理学会高能物理分会第十二届全国粒子物理学术会议
锦屏——优良的地下实验室
提议——锦屏中微子实验
中微子探测器
• 共两个中微子探测器 • 每个的太阳中微子有效靶体 积为1000吨，共2000吨 • 三层主要结构：钢桶，PMT 层，亚克力桶（球） • 钢桶和亚克力间为纯水 • 亚克力容器内为液闪或慢液 闪 • 总高H、外直径D约20米 • 能量分辨 > 500 PE/MeV • 各方向外部光子缓冲 4米
2. 可以推动地球中微子的研究
• 地球中微子通量精度至4%，区分U,Th贡献 • 在一定范围液闪可行，可以压低光子本底，对超新星遗迹 中微子的研究有所突破（魏翰宇报告） 4. 许多研究、实验进行中（ 郭子溢、张一鸣报告）
对大家以往的和未来的支持， 表示衷心的感谢！
太阳中微子：有效靶体积≈V(H-2×4米，D-2×4米) ≈1000吨 地球中微子：有效靶体积≈V(H-2×3米，D-2×3米) ≈1500吨
太阳中微子
太阳模型涉及到：太阳模型，恒 星模型，中微子问题，粒子物理
中微子质量差， 振荡，物质效应 太阳模型，聚 变方式，元素、 能量传播
新的相互作用
*如果中微子穿过地球，其通量将 继续受到调制，幅度变化~3%
太阳金属丰度问题
Helioseismology, GS98 vs AGS
新的金属性元素丰度预期，新的中微子通量预 期，与原太阳标准模型预期不符，低30%-40%
• 金属丰度问题与混合角，辐射透明度有简并 • 太阳金属丰度问题的解决依赖于中微子通量 的测量
太阳中微子实验预研
锦屏期待
反冲电子能谱，清晰的 upturn