大亚湾反应堆中微子实验及其进展

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1、大亚湾反应堆中微子实验及其进展张家文中国科学院高能物理研究所报告内容科学意义与目标研究内容与方案目前状况与预研进展项目队伍、组织与管理进度计划测量q13的物理意义1）是自然界的基本参数2）对理解轻子与夸克之间的关系，研究比目前的粒子物理标准模型更基本的大统一理论具有重要意义3）对解释宇宙中物质-反物质不对称极为重要如果sin22q13>0.01，下一代长基线实验可以测定CP相角。如果sin22q13<0.01，下一代长基线实验不能测得CP相角。4）对中微子物理的未来提供了发展方向是否要建中微子工厂或超级束流

2、？大亚湾与DoubleChooz的比较大亚湾中微子实验目前热功率共12GW,2011年将增加到18GW。周围有山，便于建设地下实验室以屏蔽宇宙线本底是关键，因为中微子产生的讯号十分微弱。测量sin22q13至0.01的精度，具有极为重要的意义大亚湾实验可以达到这个要求，是目前国际设计精度最高的实验实验方法:比较观测与预期的中微子能谱过去实验的精度:3-6%裂变元素及n能谱：~2%反应堆功率：~1%中微子能谱：~0.3%本底：~1-3%液闪中靶质量：~1-2%中微子探测效率：~2-3%用远点与近点间的相对测量来

3、消除与反应堆有关的误差将充分屏蔽的探测器置于地下深处来消除本底误差用特殊设计的探测器及其在远近点间的相对测量来消除与探测器有关的误差两个近点：DYB/LA一个中点：MID一个远点隧道总长度：~3000m实验安排Baseline:500mOverburden:98mMuonrate:0.9Hz/m21600mtoLA,1900mtoDYBOverburden:350mMuonrate:0.04Hz/m2Baseline:360mOverburden:97mMuonrate:1.2Hz/m28%slope0%sl

4、ope0%slope0%slopeBaseline:~1000mOverburden:208m10-40keVNeutrinoenergy:NeutrinoEvent:coincidenceintime,spaceandenergy实验方法:用液闪探测中微子1.8MeV:Thresholdt180or28ms(0.1%Gd)n+pd+g(2.2MeV)n+GdGd*+g(8MeV)探测器设计：多模块与多重反符合RedundancyisakeyforthesuccessofthisexperimentOt

5、heroptionsareunderinvestigation建设内容隧道系统（在此不讲）中心探测器系统反符合系统读出电子学，触发与数据获取系统软件与物理分析系统机械系统中心探测器系统圆柱型三层结构中心探测器:I.靶:掺轧液闪（r=1.6m,h=3.2m)II.集能层:普通液闪(r=45cm,h=4.1m)III.屏蔽层:矿物油(r=45cm,h=5m)每个模块20吨靶质量,总共80吨四周加光电倍增管读出中微子信号上下加光学反射层，节省1/2光电倍增管每个模块用~224个8”PMT分辨率：sE/E=5%@8M

6、eV,ss~14cmIIIIIIPositionresolution~14cm16个有机玻璃罐设计：机械强度与结构光学性能使用要求与液闪的化学反应长期稳定性制造成型方法精度(<2mm)强度/壁厚(<1cm)残余应力与液闪的化学反应粘接工艺清洁JointalmostinvisibleA2mcylinder八个不锈钢罐：5m×5m机械强度，几何尺寸，。。。液体闪烁体数量：160吨掺钆液闪，180普通液闪，400吨矿物油要求:高的发光效率(>50%antracene)长的衰减长度(>10m)长期稳定性(>5year

7、)与有机玻璃不发生化学反应过去的问题：不稳定PaloVerde:55%antracene,11m,0.03%/dayChooz:~55%antracene,~10m,0.4%/day高能所目前已取得的成绩:自制了测量液闪发光效率及衰减长度的设备研究了清洁液闪的化学方法，特别是去除钍元素的办法寻找与测试了国产原材料，均能满足要求研制了多种满足前述要求的掺钆液闪液闪及其原料的测量结果SampleAtten.Len.(m)Lightyield2:8mesitylene:dodecane(LS)15.0-LAB--P

8、PO+bis-MSB(Flour)inLS11.30.4590.2%Gd-EHA+Flour+LS8.30.528Flour+LAB23.70.5420.2%Gd-TMHA+Flour+LAB19.10.478Gd-loadedscintillatordevelopedatIHEPHighlightyield,verytransparentHighflashpoint147oC,environmen