Нейтринный эксперимент в реакторе Дайя Бэй

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

– 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 нейтроны , производимые космическими мюонами , которые могут повлиять на эксперимент с нейтрино 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 стадии разработки — подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь (JUNO) в Кайпине . ^[2] который 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 [ править ]

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

8 марта 2012 года коллаборация Daya Bay объявила. ^[4]^[5]^[6] пенсов 5,2 ^{[ сломанный якорь ]} открытие θ ₁₃ ≠ 0, с

\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 θ ₁₃ таком большом NOνA с вероятностью около 50% будет чувствителен к иерархии масс нейтрино. Эксперименты также могут помочь выявить нарушение CP среди нейтрино.

В результате сотрудничества был подготовлен обновленный анализ своих результатов в 2014 году. ^[8] который использовал энергетический спектр для улучшения границ угла смешивания:

\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]

\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 Moriond 2015 был представлен новый вариант, наиболее подходящий для угла смешивания и разницы масс: ^[11]

\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:

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

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]

См. также [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

«Домашняя страница Daya Bay» .
«Ловля нейтрино в Китае» . Журнал «Симметрия» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 15 ноября 2006 г.
« Эксперимент с нейтрино в реакторе θ ₁₃ в Дайя-Бэй 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 [ править ]

Ссылки [ править ]

^ 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 .
^ Ли, Сяонань (август 2013 г.). Дая Бэй II: Подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь (ЮНОНА) (PDF) . Окна во Вселенную .
^ «Инновационный проект JUNO» . Взаимодействие NewsWire . 10 января 2015 года . Проверено 12 января 2015 г.
^ 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 . ПМИД 22680853 . S2CID 16580300 .
^ Адриан Чо (8 марта 2012 г.). «Физики в Китае добились ключевого измерения нейтрино» . Наука сейчас.
^ Евгения Сэмюэл Райх (8 марта 2012 г.). «Осцилляции нейтрино измерены с рекордной точностью» . Природа . дои : 10.1038/nature.2012.10202 .
^ «Объявление о первых результатах исследования Дайя Бэй: открытие нового типа трансформации нейтрино» (пресс-релиз). Калифорнийский университет в Беркли . 8 марта 2012 г.
^ Сотрудничество Дайя Бэй (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 . ПМИД 24580686 . S2CID 7332532 .
^ Сотрудничество Daya Bay (3 октября 2014 г.). «Независимое измерение угла смешивания нейтрино θ ₁₃ посредством захвата нейтронов на водороде в заливе Дайя» . Физ. Преподобный Д. 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Бибкод : 2014PhRvD..90g1101A . дои : 10.1103/PhysRevD.90.071101 . S2CID 14698730 .
^ Сотрудничество Дайя Бэй (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 . ПМИД 25325631 . S2CID 10500157 .
^ Бэй-Чжэнь Ху; и др. (14 мая 2015 г.). «Последние результаты нейтринного эксперимента на реакторе Дайя Бэй». arXiv : 1505.03641 [ hep-ex ].
^ 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 .
^ Ан, ФП; и др. (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 . ПМИД 26918980 . S2CID 8567768 .

[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] «Инновационный проект 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 . ПМИД 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 исследования Дайя Бэй: открытие нового типа трансформации нейтрино» (пресс-релиз). Калифорнийский университет в Беркли . 8 марта 2012 г.

[8] Сотрудничество Дайя Бэй (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 . ПМИД 24580686 . S2CID 7332532 .

[9] Сотрудничество Daya Bay (3 октября 2014 г.). «Независимое измерение угла смешивания нейтрино θ ₁₃ посредством захвата нейтронов на водороде в заливе Дайя» . Физ. Преподобный Д. 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Бибкод : 2014PhRvD..90g1101A . дои : 10.1103/PhysRevD.90.071101 . S2CID 14698730 .

[10] Сотрудничество Дайя Бэй (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 . ПМИД 25325631 . S2CID 10500157 .

[11] Бэй-Чжэнь Ху; и др. (14 мая 2015 г.). «Последние результаты нейтринного эксперимента на реакторе Дайя Бэй». arXiv : 1505.03641 [ hep-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 др. (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 . ПМИД 26918980 . S2CID 8567768 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]