专家称中微子新振荡或是中国实验物理学最大成就

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/03 03:43:26
<br /><br />“这可能是中国实验物理学最大成就”
——专家再析大亚湾实验发现中微子新振荡

发布时间: 2012-03-10  |   作者:高博
http://www.stdaily.com 2012年03月10日 来源: 科技日报 作者: 高博


   中国科技网北京3月9日电“探测到第三种中微子振荡,意义十分重大。”全国政协委员、中科院兰州分院近代物理所博士生导师蔡晓红在两会间隙,跟记者聊起了刚刚发布成果的大亚湾中微子实验,“前两次中微子振荡的发现者都得到了诺贝尔奖。”

    “我感觉,这有可能是中国实验物理学最大的成就。”蔡晓红介绍说,在中国实验物理的历史上,吴有训1920年代研究X射线散射“康普顿效应”,还有吴健雄1950年代验证宇称不守恒,是最为重要的事件——两位前辈都是在美国做的实验。

    据《自然》网站3月8日报道,大亚湾中微子实验首次精确地测定了一种新的中子振荡的振荡几率。而在2011年,日本、美国和法国的同类实验都未做到这一点。

    中微子分三种。所谓振荡,就是一种变成另一种。中微子就好像一块怪味糖,刚尝着是甜的,一会儿变酸,一会儿又变苦。三种振荡中的两种,已经被确认存在了。而另一种就是大亚湾的科学家们试图寻找的。

    核裂变反应堆是科学家青睐的中微子源,在大亚湾核电站附近,每秒流过的中微子数量,多达10的21次方。中国科学家参加的国际团队在地下挖了大洞(防止太阳中微子干扰),布置了离核电站远近不同的几个探测器。如果靠近核电站的探测器和较远的探测器结果明显不一,就说明中微子在这段旅程中变身了。中微子不喜欢与其他粒子互动。极大量的中微子穿过探测器中的特殊物质,才产生一丝半点的“变质产品”,供睁大眼睛的科学家寻找。

    在大亚湾,他们的运气极好——这个差异很明显。

    蔡晓红认为,中国的实验之所以成绩更好,除了运气外,应该是实验和仪器设计中采用新的思路,提高了探测精度。而这些思路有可能接下来应用于其他中微子实验。

    “实验技术创新或许能应用于其他领域。但实验主要还是为了满足人类的好奇心。”蔡晓红说。探测中微子振荡引起科学界兴趣,是因为它为研究反物质打下基础。

    中科院副院长詹文龙院士评价说,这一结果“使我们知道中微子物理有一个光明的前景:可以较为容易地建造下一代中微子实验,寻找中微子振荡中的CP破坏。”

    所谓CP破坏,是物理学设想的机制,它让宇宙中的物质远多于反物质。现在我们缺乏验证的手段,而大亚湾地下的胜利,有可能开辟一条通向答案的道路。(记者 高博)      

    《科技日报》(2012-03-10 一版)





http://www.stdaily.com/stdaily/c ... /content_440472.htm<br /><br />“这可能是中国实验物理学最大成就”
——专家再析大亚湾实验发现中微子新振荡

发布时间: 2012-03-10  |   作者:高博
http://www.stdaily.com 2012年03月10日 来源: 科技日报 作者: 高博


   中国科技网北京3月9日电“探测到第三种中微子振荡,意义十分重大。”全国政协委员、中科院兰州分院近代物理所博士生导师蔡晓红在两会间隙,跟记者聊起了刚刚发布成果的大亚湾中微子实验,“前两次中微子振荡的发现者都得到了诺贝尔奖。”

    “我感觉,这有可能是中国实验物理学最大的成就。”蔡晓红介绍说,在中国实验物理的历史上,吴有训1920年代研究X射线散射“康普顿效应”,还有吴健雄1950年代验证宇称不守恒,是最为重要的事件——两位前辈都是在美国做的实验。

    据《自然》网站3月8日报道,大亚湾中微子实验首次精确地测定了一种新的中子振荡的振荡几率。而在2011年,日本、美国和法国的同类实验都未做到这一点。

    中微子分三种。所谓振荡,就是一种变成另一种。中微子就好像一块怪味糖,刚尝着是甜的,一会儿变酸,一会儿又变苦。三种振荡中的两种,已经被确认存在了。而另一种就是大亚湾的科学家们试图寻找的。

    核裂变反应堆是科学家青睐的中微子源,在大亚湾核电站附近,每秒流过的中微子数量,多达10的21次方。中国科学家参加的国际团队在地下挖了大洞(防止太阳中微子干扰),布置了离核电站远近不同的几个探测器。如果靠近核电站的探测器和较远的探测器结果明显不一,就说明中微子在这段旅程中变身了。中微子不喜欢与其他粒子互动。极大量的中微子穿过探测器中的特殊物质,才产生一丝半点的“变质产品”,供睁大眼睛的科学家寻找。

    在大亚湾,他们的运气极好——这个差异很明显。

    蔡晓红认为,中国的实验之所以成绩更好,除了运气外,应该是实验和仪器设计中采用新的思路,提高了探测精度。而这些思路有可能接下来应用于其他中微子实验。

    “实验技术创新或许能应用于其他领域。但实验主要还是为了满足人类的好奇心。”蔡晓红说。探测中微子振荡引起科学界兴趣,是因为它为研究反物质打下基础。

    中科院副院长詹文龙院士评价说,这一结果“使我们知道中微子物理有一个光明的前景:可以较为容易地建造下一代中微子实验,寻找中微子振荡中的CP破坏。”

    所谓CP破坏,是物理学设想的机制,它让宇宙中的物质远多于反物质。现在我们缺乏验证的手段,而大亚湾地下的胜利,有可能开辟一条通向答案的道路。(记者 高博)      

    《科技日报》(2012-03-10 一版)





http://www.stdaily.com/stdaily/c ... /content_440472.htm
不会的炸药奖的。
管它什么奖。
这发现层次很高,可离大众很远。
emellzzq 发表于 2012-3-10 19:58
管它什么奖。
这发现层次很高,可离大众很远。
要理解很多官员和媒体人士的热切期望
在各方面还是要竭尽所能建立中国标准 欧美标准在用于同阵营国家时没有明显的偏向性 但用于我们 偏向性就很大了···· 太看重炸药奖  只能一味被人牵着鼻子走·····
中微子震荡参数:中国对基础物理学最大的贡献
李淼 2012-03-12 14:06:04
大亚湾中微子实验日前测量到一种新的中微子震荡,这是中国本土首次测量到的基本物理学参数,毫不夸张地说,这是目前为止中国对基础物理学最大的贡献。

2 月 29 号,我来到纽约州立大学石溪分校西蒙斯几何和物理中心,参加非常理论的超弦讨论会,而不意在 3 月 7 号听到来自欧洲的关于希格斯粒子实验的消息(其实是美国费米实验室的结果),在 3 月 8 号听到来自中国关于中微子实验的消息。来自中国的消息,第一次让中国人为本土的科学成绩所感动。
中微子在过去半年中,数次占据了科学新闻的头条。先是 2011 年 9 月 23 号,从意大利格朗索萨(Gran Sasso)地下实验室,传来中微子超光速的震撼新闻,接着在同年 11 月份得到进一步消息。不过,也就是在我来美国前不久,意大利的实验发现了两个漏洞,一个和连接原子钟的光纤有关,一个和原子钟本身有关。这两个漏洞使得中微子超光速的结论变得毫不可信了。部分人兴奋,部分人失落。到底中微子的速度超了光速没有?我们需要等到今年 5 月份,欧洲核子中心重新启动加速器,产生意大利实验室需要的中微子,才能知道最后结果。
世界各地中微子实验的近况

其实,除了中微子超光速新闻之外,2011 年不断地从其他实验组传来关于中微子参数测量的消息。例如,6 月 15 号,日本 T2K 中微子实验,发表了中微子 13 混合角的测量结果(T2K 是 Tokai-to-Kamioka 的缩写,即从东海到神冈的中微子实验)。他们看到, sin22θ13 大约等于 0.11,置信度有 2.5 个标准差。也就是说,这个数值不为 0 的置信度略小于 99%。我们知道,在粒子物理实验中,置信度必须达到 5 个标准差才算发现,也就是说置信度必须达到 99.9999%! 即使如此,T2K 中微子实验结果,被欧洲的物理世界列为 2011 年十大物理突破的第 7 位。

反应堆中微子的振荡规律。(图片:曹俊. 《大亚湾中微子实验结果的简单解释》/科学网博客)
那么, sinθ13 到底是什么?这得从太阳中微子短缺说起。上世纪 60 年代末,科学家发现,来自太阳的中微子数目,比当时的粒子理论预言的要少。人们认为,这是因为部分中微子变成其他类型的中微子,这就是所谓的 “中微子振荡现象”。在基本粒子表中,一共有 3 种中微子。例如,在 β 衰变中产生的是 “电子型反中微子”——当中子衰变成质子时,伴随产生的是电子以及反中微子,这个反中微子由于伴随电子出现,被称为电子型反中微子。除了电子型中微子,还有 “缪子型中微子” 以及 “陶子型中微子”,都和轻子(电子、缪子、陶子)有关。如果太阳中微子由电子型中微子变成其他类型的,我们就能解释太阳中微子的短缺了。当然,如果我们能够探测到所有类型的中微子,中微子其实没有短缺。
那么,为什么不同类型的中微子之间会变换,就像川剧变脸呢?最简单的解释就是,所有 3 种类型的中微子都没有固定的质量,而它们的一些混合才有固定的质量。如果我们用 1、2、3 来标志这些有固定质量的中微子,那么不同的 θ 角代表,不同质量中微子与不同类型中微子之间的关系。例如, θ12 就与电子型中微子和第二个质量中微子之间的混合有关。这些混合角都是基本物理学常数,在深层次上,与宇宙中的物质起源有关。
中微子通过大气时也会振荡,叫 “大气中微子振荡”。太阳中微子振荡和大气中微子振荡实验明确告诉我们, θ12 和 θ23 都比较大,而 θ13 却很小。这个角到底是不是零或者到底有多小?一直是没有解决的问题。从去年到今年 1 月份,一共有 3 个实验得到了不等于零的值,但置信度都不高。这 3 个实验包括前面提到的 T2K 实验,还有美国的 MINOS 实验以及法国的 Double Chooz 实验。前两个实验中的中微子都是加速器产生的,而 Double Chooz 实验中的中微子是核反应堆产生的。Double Chooz 测到的 sin22θ13 是 0.086,比 T2K 的结果稍小,而 MINOS 实验测到的值最小,只有 0.04。虽然这 3 个实验结果差别比较大,但由于实验精度不高,还不算互相矛盾。

中方主导的大亚湾中微子实验

位于中国的大亚湾中微子实验成立于 2006 年,主要由中国人组成,是一个国际合作实验,包括 38 个单位,292 人。其中,主要力量来自中国科学院高能物理研究所,共有 80 人。其次就是位于长岛的布鲁克海文国立实验室,共有 23 人。除了中国和美国,还有来自香港和台湾地区的合作者。中方领导人是现任高能物理研究所所长王贻芳。当王贻芳开始领导这个实验时,他还是副所长。我记得一次在餐桌上,他说,他坚持中方主导。我当时想,这是正确的,如果实验不幸失败或落后于其他几个实验,他要负责;但如果实验成功了,中国人的贡献最大。大亚湾实验的优势在于除了核电站外,那里的地形适合屏蔽其他粒子。

大亚湾中微子实验项目地上外景(limiao.net)
大亚湾中微子实验中方投资不到 2 亿人民币,分别来自科技部、科学院、基金委以及广东地方。位于大亚湾核电站一共有 6 个核反应堆,而中微子实验有 3 个地下实验室,其中两个靠近反应堆(分别为 470 米和 576 米),一个远离反应堆,距离为 1648 米。3 个实验室中共有 6 个重百吨的反中微子探测器,近的有 3 个,远的有 3 个。近探测器探测到的中微子数目,与远探测器探测到的中微子数目会有不同,这个不同可以用来测量反中微子 “消失” 率,从而计算出混合角 。
从 2011 年 12 月 24 号开始,到 2012 年 2 月 17 号这 55 天收集到的数据中,实验组发现,近探测器共探测到 80376 个反中微子,而远探测器只探测到 10416 个中微子。经过计算,他们得到 sin22θ13 = 0.092,而置信度高达 5.2 个标准差,也就是说,实验明确告诉我们这个参数值不为零。前面我们说过,尽管其他 3 个实验组也发现 不为零,这些测量只能算证据,不能算发现,因为精度太低。
这也许是在中国本土首次测量到的基本物理学参数,我们一点也不过分地说,这是中国对基础物理学最大的贡献。
全国政协委员、中科院兰州分院近代物理所博士生导师蔡晓红{:soso__14347937040236606360_1:}

我说LZ呀,报纸说什么你就信什么啊?

你对中微子了解吗
或许表明该实验的原创性有一点问题:“前面我们说过,尽管其他 3 个实验组也发现 不为零,这些测量只能算证据,不能算发现,因为精度太低。”
值得祝贺
太深奥,不懂