大亚湾中微子实验室发现新的中微子震荡

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大亚湾中微子实验室发现新的中微子震荡
中新网北京3月8日电 大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳8日下午在北京宣布，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。
据介绍，这一重大物理发现结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报发表。今天晚些时候，王贻芳还将在中科院高能所就新发现的中微子振荡做学术报告，并通过网络直播，向全世界的粒子物理学家报告这一最新科学发现。(完)
百科解读：中微子振荡
什么是中微子振荡？
中微子振荡是一个量子力学现象。理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫首先提出此猜想，他认为特定味的某一中微子可以转化为不同的味。所探测到的中微子可能处于哪个味要由传播中不断改变的波形决定。中微子振荡无论对理论物理还是实验物理而言都是相当重要的。因为这意味着中微子具有质量，这与原始的粒子物理标准模型不相吻合。
中微子振荡的原因？
中微子振荡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。（据维基百科整理）
(本文来源：中国新闻网 作者：孙自法）

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大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡
来源:中国科学院高能物理研究所
　　大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中科院高能物理研究所所长王贻芳在北京宣布，
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。介绍该结果的论文
已于3月7日送交美国《物理评论快报》（Physical Review Letters）发表，其预印本也已
在网上发表。8日16时，王贻芳在高能所作学术报告，并通过网络直播，向全世界的粒子物
理学家报告了他们的研究结果。

　　中微子是一种不带电，质量极其微小的基本粒子，共有三种类型，即电子中微子、μ中
微子和τ中微子，在目前已知的构成物质世界的12种基本粒子中，占了四分之一，在微观的
粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中同时扮演着极为重要的角色。中微子有一个特殊的性质，
即它可以在飞行中从一种类型转变成另一种类型，通常称为中微子振荡。原则上三种中微子
之间相互振荡，两两组合，应该有三种模式。其中两种模式自60年代起即有迹象，当时称作
“太阳中微子之谜”和“大气中微子之谜”。1998年日本的超级神冈实验正式发现大气中微子振
荡，随后太阳中微子振荡也被多个实验证实。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（即其振荡几率为零）。

　　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，来寻找中微子的这第三种振荡，其振荡几率用sin22θ13表示。中国高能物
理学会理事长赵光达院士表示：“θ13不仅是物理学中的一个基本参数，其数值的大小也对未
来中微子物理的发展方向起着决定性的作用。如果它足够大，我们就能进行下一代实验来测
量中微子振荡中的宇称和电荷对称性(CP)破坏，以理解宇宙中物质-反物质不对称现象，即
宇宙中‘反物质消失之谜’。否则我们就不知道如何进行下一代实验。”

　　大亚湾中微子实验位于深圳市区以东约50公里的大亚湾核电站群附近的山洞内，地理
位置优越，紧邻世界上最大的核反应堆群之一的大亚湾核电站与岭澳核电站，并且紧邻高
山，有天然的宇宙线屏蔽。高能所的科研人员于2003年提出了实验和探测器设计的总体方
案，2006年获得批准立项，2007年10月破土动工。整个实验计划建设总长3公里的隧道和3
个地下实验大厅，其中两个近厅各放置两个中微子探测器，远厅放置4个探测器，共8个全
同的中微子探测器。每个探测器5米高，5米直径，重110吨，均置于10米深的水池中。中国
科学院数理学部主任、国家自然科学基金委员会副主任沈文庆院士表示：“大亚湾实验采用
了一系列创新性的设计思想，其设计指标和精度国际最高，设计方案和研制工艺先进，在
探测器模块化、可移动、采用反射板、掺钆液体闪烁体等多项设计与技术方面具有独创性，
达到和超过了世界先进水平。”

　　用反应堆中微子测量θ13科学意义重大，国际上在2003年左右先后有7个国家提出了8个
实验方案，最终进入建设阶段的共有3个，包括中国的大亚湾实验、法国的Double Chooz实
验和韩国的RENO实验。在激烈的国际竞争中，大亚湾实验采取了多种措施，克服了重重困难，
终于在2010年12月完成核电站附近的全部爆破任务，2011年中逐步完成了探测器的建造与安
装，2011年8月开始近点取数，12月24日开始远近点同时运行。

　　为抢在竞争对手之前获得物理结果，科研人员将实验分为两个阶段，这次报告的结果
就来自第一阶段的数据，自2011年12月24日起至2012年2月17日结束，只用了6个中微子探
测器，其中2个在大亚湾近厅，1个在岭澳近厅，3个在远厅。经过夜以继日的努力，科研
人员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，sin22θ13为
9.2%，误差为1.7%，以超过5倍的标准偏差确定sin22θ13不为零，首次发现了这种新的中
微子振荡模式。

　　中国物理学会理事长、中国科学院副院长詹文龙院士评价说：“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，也使我们知道未来的
中微子物理发展有一个光明的前景：我们可以较为容易地建造下一代中微子实验来寻找中微
子振荡中的CP破坏，并搞清楚不同种类的中微子的质量顺序。大亚湾中微子项目是以我为主
的国际合作，也是美国能源部基础研究领域对外投资第二大的国际合作（第一是与CERN的合
作），希望大亚湾项目能进一步发展，成为下一代我国大型国际科学研究装置的候选项目之
一。”

　　背景信息：

　　大亚湾反应堆中微子实验项目得到了科技部、中国科学院、自然科学基金委和广东省、
深圳市和中国广东核电集团的共同支持，同时也得到了美国能源部及其它境外机构的支持，
是我国基础科学领域最大的国际合作项目。中科院院长白春礼曾在2007年的开工仪式上指
出，“大亚湾中微子实验项目对于加强基础研究领域的国际合作、提高我国在该领域的原始
性创新能力都具有十分重要的意义”，并亲自与美国能源部和国内相关部门、地方等协调，
推进项目建设，开创了国际、国家、地方政府及企业共同支持基础研究的先例，成为协同
创新的典范。目前，共有100多位来自中科院高能所、清华大学、上海交通大学、山东大学、
中国原子能研究院等科研单位的学者和100多位来自美国、俄罗斯、捷克及我国香港、台湾
地区的科学家参加。