Нейтринный эксперимент в реакторе Дайя Бэй

Эксперимент по физике элементарных частиц по изучению нейтрино

22 ° 35'43 "N 114 ° 32'35" E  /  22,5953 ° N 114,5431 ° E  / 22,5953; 114.5431

Один из детекторов Дайя Бэй.

Нейтринный эксперимент в реакторе Дайя-Бэй – это базирующийся в Китае многонациональный проект в области физики элементарных частиц, изучающий нейтрино , в частности, нейтринные осцилляции . В многонациональное сотрудничество входят исследователи из Китая, Чили, США, Тайваня (Китайская Республика), России и Чехии. Американская сторона проекта финансируется Управлением физики высоких энергий Министерства энергетики США .

Он расположен в заливе Дайя , примерно в 52 км к северо-востоку от Гонконга и в 45 км к востоку от Шэньчжэня . Существует дочерний проект в подземной лаборатории Абердинского туннеля в Гонконге. Лаборатория Абердина измеряет количество нейтронов , производимых космическими мюонами , которые могут повлиять на нейтринный эксперимент в реакторе Дайя Бэй.

Эксперимент состоит из восьми детекторов антинейтрино , сгруппированных в трех местах в пределах 1,9 км (1,2 мили) от шести ядерных реакторов. Каждый детектор состоит из 20 тонн жидкого сцинтиллятора ( линейный алкилбензол , легированный гадолинием ), окруженного фотоумножителями и защитой. ^[1]

Гораздо более масштабное продолжение находится в разработке – это Подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь (JUNO) в Кайпине ^[2] , которая будет использовать акриловую сферу, наполненную 20 000 тонн жидкого сцинтиллятора, для обнаружения реакторных антинейтрино. Закладка фундамента началась 10 января 2015 года, ввод в эксплуатацию ожидается в 2020 году. ^[3]

Нейтринные осцилляции

Эксперимент изучает нейтринные осцилляции и предназначен для измерения угла смешивания θ 13 с использованием антинейтрино, вырабатываемых реакторами атомной электростанции Дайя Бэй и атомной электростанции Лин Ао . Ученых также интересует, нарушают ли нейтрино сохранение зарядовой четности .

8 марта 2012 года коллаборация Дайя Бэй объявила ^{[4] [5] [6]} об открытии θ ₁₃ ≠ 0 при 5,2σ [ ^{сломанный якорь ] с}

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.092\pm 0.016\,\mathrm {(stat)} \pm 0.005\,\mathrm {(syst)} .}$

Этот значительный результат представляет собой новый тип колебаний и является удивительно большим. ^[7] Это согласуется с более ранними, менее значимыми результатами T2K , MINOS и Double Chooz . При таком большом θ ₁₃ NOνA с вероятностью около 50% будет чувствителен к иерархии масс нейтрино. Эксперименты также могут помочь выявить нарушение CP среди нейтрино.

В 2014 году коллаборация подготовила обновленный анализ своих результатов ^[8] , в котором энергетический спектр использовался для улучшения границ угла смешивания:

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.090_{-0.009}^{+0.008}}$

Также было опубликовано независимое измерение с использованием событий от нейтронов, захваченных на водороде: ^[9]

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.083\pm 0.018}$.

Дайя Бэй использовала свои данные для поиска сигналов легкого стерильного нейтрино, что привело к исключению некоторых ранее неисследованных областей массы. ^[10]

На физической конференции Морионд 2015 г. было представлено новое оптимальное решение для угла смешивания и разницы масс: ^[11]

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.084\pm 0.005,\qquad |\Delta m_{ee}^{2}|=2.44_{-0.11}^{+0.10}\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}}$

21 апреля 2023 г. (опубликовано) компания Daya Bay сообщает о следующих точных измерениях:

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.0851\pm 0.0024,\qquad \Delta m_{32}^{2}=(2.466\pm 0.060)\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}}$для нормального упорядочения масс или для инвертированного упорядочения масс. ^[12] Коллаборация Дайя Бэй предполагает: «Этот результат, вероятно, останется наиболее точным измерением в обозримом будущем и будет иметь решающее значение для исследования иерархии масс и CP-нарушения в нейтринных осцилляциях». ${\displaystyle \Delta m_{32}^{2}=-(2.571\pm 0.060)\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}}$ ${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})}$ ${\displaystyle \theta _{13}}$

Спектр антинейтрино

Коллаборация Дайя Бэй измерила энергетический спектр антинейтрино и обнаружила, что антинейтрино с энергией около 5 МэВ превышает теоретические ожидания. Это неожиданное расхождение между наблюдениями и предсказаниями позволило предположить, что Стандартная модель физики элементарных частиц нуждается в улучшении. ^[13]

Смотрите также

• Нейтрино
• Стерильные нейтрино
• Слабое взаимодействие

Внешние ссылки

• «Домашняя страница Дайя Бэй» .
• «Ловля нейтрино в Китае». Журнал «Симметрия» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 15 ноября 2006 г.
• «Эксперимент с нейтрино в реакторе Daya Bay θ13 и Абердинский эксперимент с нейтронами, индуцированными космическими лучами мюонов». Кафедра физики. Китайский университет Гонконга. Архивировано из оригинала 10 мая 2007 г. Проверено 27 апреля 2007 г.

Соавторы

• Пекинский педагогический университет
• Брукхейвенская национальная лаборатория
• Католический университет Чили
• Калифорнийский технологический институт
• Карлов университет
• Чэндуский технологический университет
• Китайская группа ядерной энергетики Гуандун
• Китайский институт атомной энергии
• Китайская академия наук
• Китайский университет Гонконга
• Колледж Уильяма и Мэри
• Дунгуанский технологический институт
• Иллинойский технологический институт
• Институт физики высоких энергий
• Университет штата Айова
• Объединенный институт ядерных исследований
• Курчатовский институт
• Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Калифорнийский университет в Беркли
• Нанкинский университет
• Нанкайский университет
• Национальный университет Цзяо-Дун
• Национальный Тайваньский университет
• Национальный объединенный университет
• Университет Принстон
• Политехнический институт Ренсселера
• Шаньдунский университет
• Шанхайский университет Цзяо Тонг
• Шэньчжэньский университет
• Сиенский колледж
• Университет Сунь Ятсена (Чжуншань)
• Университет Темпл
• Университет Цинхуа
• Калифорнийский университет в Ирвине
• Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе
• Университет Гонконга
• Хьюстонский университет
• Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне
• Университет науки и технологий Китая
• Университет Висконсина
• Йельский университет
• Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет

Рекомендации

1. Сотрудничество Daya Bay (22 мая 2012 г.). «Прямое сравнение детекторов антинейтрино Дайя Бэй». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 685 (1): 78–97. arXiv : 1202.6181 . Бибкод : 2012NIMPA.685...78A. дои :10.1016/j.nima.2012.05.030. S2CID  7471018.
2. Ли, Сяонань (август 2013 г.). Дая Бэй II: Подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь (ЮНОНА) (PDF) . Окна во Вселенную.
3. "Новаторство в JUNO" . Взаимодействие NewsWire . 10 января 2015 года . Проверено 12 января 2015 г.
4. Сотрудничество Дайя Бэй (2012). «Наблюдение исчезновения электронов-антинейтрино в заливе Дайя». Письма о физических отзывах . 108 (17): 171803. arXiv : 1203.1669 . Бибкод : 2012PhRvL.108q1803A. doi : 10.1103/PhysRevLett.108.171803. PMID  22680853. S2CID  16580300.
5. Адриан Чо (8 марта 2012 г.). «Физики в Китае добились ключевого измерения нейтрино». Наука сейчас.
6. Евгения Сэмюэл Райх (8 марта 2012 г.). «Осцилляции нейтрино измерены с рекордной точностью». Природа . дои : 10.1038/nature.2012.10202.
7. «Объявление о первых результатах Дайя Бэй: открытие нового типа трансформации нейтрино» (пресс-релиз). Калифорнийский университет в Беркли . 8 марта 2012 г.
8. Сотрудничество Daya Bay (10 февраля 2014 г.). «Спектральное измерение амплитуды и частоты колебаний электронного антинейтрино в заливе Дайя». Письма о физических отзывах . 112 (6): 061801. arXiv : 1310.6732 . Бибкод : 2014PhRvL.112f1801A. doi : 10.1103/PhysRevLett.112.061801. PMID  24580686. S2CID  7332532.
9. Сотрудничество Daya Bay (3 октября 2014 г.). «Независимое измерение угла смешивания нейтрино θ13 посредством захвата нейтронов на водороде в заливе Дайя». Физ. Преподобный Д. 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Бибкод : 2014PhRvD..90g1101A. doi : 10.1103/PhysRevD.90.071101. S2CID  14698730.
10. Сотрудничество Daya Bay (1 октября 2014 г.). «Поиски легкого стерильного нейтрино в заливе Дайя». Физ. Преподобный Летт . 113 (14): 141802. arXiv : 1407.7259 . Бибкод : 2014PhRvL.113n1802A. doi : 10.1103/PhysRevLett.113.141802. PMID  25325631. S2CID  10500157.
11. Бэй-Чжэнь Ху; и другие. (14 мая 2015 г.). «Последние результаты нейтринного эксперимента на реакторе Дайя Бэй». arXiv : 1505.03641 [геп-ex].
12. Ф.П. Ан и др. (Сотрудничество Дайя Бэй) (2023). «Прецизионное измерение антинейтринных колебаний реактора на базовых линиях километрового масштаба в заливе Дайя». Письма о физических отзывах . 130 : 161802. arXiv : 2211.14988 . doi : 10.1103/PhysRevLett.130.161802.
13. Ан, ФП; и другие. (Сотрудничество Daya Bay) (12 февраля 2016 г.). «Измерение потока и спектра реакторных антинейтрино в заливе Дайя». Письма о физических отзывах . 116 (6): 061801. arXiv : 1607.05378 . Бибкод : 2016PhRvL.116f1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.116.061801. PMID  26918980. S2CID  8567768.