大亚湾核反应堆中微子实验

大亚湾核反应堆中微子实验是一个建于中国的研究中微子的多国粒子物理合作项目。该项目组于2006年2月成立，参加的研究人员来自中国大陆、香港、台湾、美国、捷克和俄罗斯等七个国家和地区。22°36′04.48″N 114°32′27.69″E / 22.6012444°N 114.5410250°E / 22.6012444; 114.5410250实验装置于2007年开始动工，2011年12月投入使用，在运行了九年后于2020年12月12日退役。^[1]

实验包括八个反中微子探测器，集中在有六个核反应堆1.9 km（1.2 mi）内的三个地点。每个检测器包括20吨的液体闪烁剂（掺杂有钆的直链烷基苯）通过光电倍增管和屏蔽包围^[2] 。

一个更大的随后实验中正在开发中，以在开平市的江门地下中微子实验观测站（JUNO）的形式^[3]，它会使用的丙烯酸球体充满了2万吨液体闪烁剂的探测器来探测反中微子。破土动工开始于2015年1月10日^[4]，预计2022年运行^[5]^:3。

项目设施

浸没在高纯水中的四个中微子探测器

项目的两个中微子探测器设在大亚湾核电站，用于探测到来自核电站反应堆群的中微子^[6]。另外为支援此项目，香港仔隧道粒子物理实验室亦曾于2006年被香港大学及香港中文大学物理系申请使用作实验用途。

研究人员

该项目团队为王贻芳所领导^[7]。

中微子震荡

内容

2012年3月8日，大亚湾中微子实验国际合作组宣布^[8]^[9]^[10]，发现一种新的中微子震荡，其震荡概率为 $\sin ^{2}(2\theta _{13})=0.092\pm 0.017$ 。

在2015年Moriond物理学会议上，新的最适合的混合角和质量差被提出：^[11]

$\sin ^{2}(2\theta _{13})=0.084\pm 0.005,\quad |\Delta m_{ee}^{2}|=2.44_{-11}^{+10}\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}$

意义

假若这结果成立，物理学者可以开始研究中微子与反中微子之间的不对称性，从而尝试解释为什么宇宙中的物质超多于反物质^[12]^[13]。大亚湾的研究员通过此次得出的精确值击败了同时参与此项目的另外四个竞争团队，它们分别是日本的T2K实验、美国费米实验室的主注入器中微子震荡探索（英语：MINOS）、法国的双绍实验以及韩国的中微子震荡反应堆实验（英语：Reactor Experiment for Neutrino Oscillation）^[14]。

参与者邢志忠自评“不是诺贝尔奖量级，但很重要”^[15]。

评价

美国托马斯杰斐逊国家加速器装置（英语：Thomas Jefferson National Accelerator Facility）的McKeown认为此次实验的结果：“可以说是有史以来来自中国的最重要的物理（实验）结果”^[14]。
获得2016年国家自然科学奖一等奖： “大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”-王贻芳（中国科学院高能物理研究所）

反中微子能谱

2016年2月，大亚湾中微子实验团队发表论文表示，测量反中微子能谱获得令人惊讶的结果，在5 MeV能量附近，反中微子数量超过理论预期。这未曾预期到的实验结果暗示，当今理论可能需要改善。^[16]另外还发现，收集到的反电中微子数量比理论预测低6%。这结果意味着有些反电中微子可能以变换成无法探测到的轻质量惰性中微子。^[17]

退役

2020年12月12日，在运行了九年后，由于微子振荡振幅的测量精度已达到极限值，实验设施继续运行已没有意义，大亚湾反应堆中微子实验装置正式退役。^[1]^[18]

实验装置退役后，设备将被拆卸撤场，之后实验场地将正式移交给中微子实验所在的中广核集团，由中广核集团进行后续的开发利用。

合作者

参考文献

^ ^1.0 ^1.1 大亚湾反应堆中微子实验装置举行退役仪式. 中国科学院. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始内容存档于2021-10-26）.
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外部链接

官方网页（页面存档备份，存于互联网档案馆）
（英文）Catching neutrinos in China from Symmetry Magazine
（英文）Daya Bay θ₁₃ Reactor Neutrino Experiment & Aberdeen Cosmic Ray Muon-induced Neutron Experiment from Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong

[retire-1] 1.0 ^1.1 大亚湾反应堆中微子实验装置举行退役仪式. 中国科学院. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始内容存档于2021-10-26）.

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[3] Li, Xiaonan. Daya Bay II: Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) (PDF). Windows On the Universe. August 2013 [2015-10-11]. （原始内容存档 (PDF)于2016-03-03）.

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[6] 2011. 大亚湾核电站收获中微子求解反物质消失之谜. 麻省理工《科技创业》. 2011-09-05 [2011-09-06].

[7] 大亚湾新中微子振荡或解宇宙反物质消失之谜. 人民日报(北京) (网易新闻). 2012-03-18 [2012-03-18]. （原始内容存档于2012-03-21）.

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