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科学家发现新中微子振荡 |
大亚湾实验室已测量到其振荡几率,将有助于反物质探索 |
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这是大亚湾实验项目三号实验大厅,于2011年12月24日开始运行(资料照片)。 新华社发 |
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大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳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”。
意义 有助于我们认清宇宙 “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’。”中国高能物理学会理事长赵光达院士说。 据介绍,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。 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。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。 由于科学意义重大,国际上先后有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。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。 过程 历时仨月完成实验 由于这一方案具有独特的地理优势和独到的设计,得到了国际上的广泛支持,目前汇集了来自中国大陆、美国、俄罗斯、捷克、中国香港和中国台湾等6个国家和地区的200多名科学家共同参与。 据介绍,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。 大亚湾中微子项目是中国基础科学领域最大的国际合作项目,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。“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、提高中国在该领域的原始性创新能力都具有十分重要的意义。”中科院院长白春礼说。 名词解释 中微子振荡 中微子是一种不带电,质量极其微小的基本粒子,有电子中微子、μ中微子和τ中微子三种,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重要的角色。 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。(注:味是中微子的属性。) 反物质 反物质是一种假想的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在。随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。2010年11月17日,欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质。2011年5月初,中国科学技术大学与美国科学家合作发现迄今最重反物质粒子——反氦-4。2011年6月5日欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过16分钟。 本报综合新华社等报道
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