大亚湾反应堆中微子实验进展

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1、大亚湾反应堆中微子实验进展王萌代表大亚湾国际合作组高能物理学会第十届全国粒子物理学术会议南京2008年4月26日实验简介2什么是大亚湾实验大亚湾实验是在大亚湾核电站群附近，通过探测其核聚变过程中发射出的电子反中微子的消失，来精确测量中微子的混合角之一θ13。通过优化选择远近实验点，建设地下实验室，以及自行设计的新型探测器，大亚湾实验可以在90%的置信度下，将sin22θ13测量到0.01的精度。大亚湾实验是第一次由中国主导的大型基础科学国际合作项目，大亚湾国际合作组由中国（包括台湾和香港）、美国、俄罗斯和捷克六个国家和地区的30多个研究单位和大学

2、的200多位研究人员组成。3大亚湾国际合作组美国(14)布鲁克海文国家实验室，加州理工学院，乔治理工大学，伊利诺州理工学院，衣阿华州立大学，劳伦斯伯克利国家实验室，普林斯顿大学，伦斯勒理工学院，加州大学伯克利分校，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，联合大学欧洲(3)俄国联合核子研究所，俄国

3、库尔恰托夫研究所捷克查尔斯大学~200位研究人员4为什么是θ13Atm231=2.5103eV2,sin22<0.15三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。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sin22q13~0.001-0.1θ13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％CL5三味中微子的振荡模型混合矩阵：质量谱：参数化混合矩阵（PMNS矩阵，忽略了

4、Majorana项）：太阳，反应堆反应堆，加速器大气，加速器6为什么是大亚湾反应堆中微子是测量θ13的最佳选择，因为其振荡只由θ13决定，不受CP相位角的干扰，从而弥补基于加速器中微子的长基线实验的不足。大亚湾核反应堆群是世界上最强的中微子源之一，目前总热电功率11.6GW，2011年岭澳二期运行后，将达到17.4GW，成为世界上第二大反应堆群。Φν＝1.9x1020Pth(GW)s-1距离大亚湾反应堆1公里处中微子的通量~2x1010cm-2s-1大亚湾核电站紧邻高山，为建造地下实验室以屏蔽宇宙线导致的本底提供了得天独厚的条件。7反电子中微子的

5、探测利用反β衰变测量反电子中微子：慢信号：末态中子在掺钆液闪中慢化后被钆俘获，发出总能量8MeV的伽马光子快信号：末态正电子和电子湮灭后发出两个能量大于0.5MeV的光子快慢信号延迟符合确定中微子事例8反电子中微子的振荡几率反应堆发射的中微子能谱反β衰变的反应截面反β衰变的能谱9怎样达到0.01的精度相同的探测器在远近点进行相对测量，有效地消除与反应堆相关的系统误差。建造地下实验室压缩宇宙线引起的本底。严格控制和选择探测器材料（钢材、焊条、PMT等）以降低天然放射性本底。足够的统计量。sourcesUncertaintyReactors0.087

6、%(4cores)0.13%(6cores)Detector(permodule)0.38%(baseline)0.18%(goal)Backgrounds0.32%(DayaBaynear)0.22%(LingAonear)0.22%(far)Signalstatistics0.2%10岭澳近点：2个探测模块共40吨靶500m至岭澳堆顶层岩石覆盖:112m远点:4个探测模块共80吨靶1600m至岭澳堆1900m至大亚湾堆顶层岩石覆盖：350m大亚湾近点：2个探测模块共40吨靶360m至大亚湾堆顶层岩石覆盖:98mAccessportal8%sl

7、ope0%slope0%slope0%slope实验设计通过近点与远点探测器进行相对测量，以消除与反应堆有关的系统误差两个近点与一个远点探测器之间用隧道连接，共3100m事例率：~1200/day近点~350/day远点本底：B/S~0.4%近点B/S~0.2%远点11探测器总体设计多模块反中微子探测器以降低误差并互相校验多重宇宙线反符合探测器：两层水切伦科夫探测器顶层RPC探测器总效率>(99.5±0.25)%12实验进展13完成隧道与实验大厅设计隧道总长度约3100m三个地下实验大厅一个地下装配大厅一个地下水处理大厅14开工典礼2007年10

8、月13日，在深圳中国广东核电集团大亚湾核电基地破土动工，相关领导和嘉宾出席典礼并发表了讲话。15隧道工程2008年2月19日开始爆破作业