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[文汇报]科学家在大亚湾实验室发现新的中微子振荡
上海交大团队作出重要贡献
[发布时间]: 2012年03月09日
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[责任编辑]: 马珺

  宇宙中现在已被人类认知的三种中微子之间的振荡转换关系昨天已经被中美科学家联合破解。上海交大参与科研的团队承担着刻度系统的安装、调试、取数和物理分析工作,为帮助测量出新的中微子振荡几率,为取得这一世界性成果做出了关键性贡献。

  大亚湾中微子实验室主要由中国科学院高能物理研究所负责建设。参与这一课题的上海交通大学物理系主任、粒子物理宇宙学研究所所长季向东教授和特别研究员刘江来教授昨天接受了本报记者的越洋采访。刘江来教授是大亚湾中微子实验国际合作组决策委员会成员、刻度系统总负责人和物理分析数据质量负责人。

  据介绍,中微子共有三种类型,即电子中微子、μ中微子和τ中微子,在目前已知的构成物质世界的12种基本粒子,占了1/4,在微观的粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中同时扮演着极为重要的角色。中微子有一种特殊的“脾性”,那就是它可以在“飞行中从一种类型转变成另一种类型”。这就是专家们所说的“中微子振荡”。中微子的振荡有三种,人类已经发现了两种,发现者获得了当年的诺贝尔奖。但是关于电子中微子和τ中微子之间的振荡一直未被发现,甚至有理论认为这一振荡根本不存在。

  第三种振荡是否存在?如何将其测出?2003年,有专家提出设想,利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子,来寻找中微子的第三种振荡。

  参与这项研究的上海交大中微子团队以刘江来和李高嵩、顾文强两位博士研究生组成。他们参加了实验安装、调试、取数和物理分析各阶段工作,为取得这一世界性成果作出了重要贡献。

  据刘江来介绍,中微子在探测器中反应,会放出一定量的光,我们通过观测光的量的多少来确定中微子的能量。“中微子能量越高,那么反应得到的光就越多。但是这之间并不是简单的倍数关系。”上海交大承担着刻度系统的任务,就是要把这之间的转换关系搞清楚,这样就可以通过观测到的光的多少来精确反推出中微子的能量。

  刘江来打了一个比方,测量就是制定一种标准,比如测量长度,我们要有一把事先校对好的尺子;测量重量,我们要有几个事先已知重量的砝码,才能称得出其他物品的重量。同样的道理,刻度系统,就是把几种已知能量的放射源放入探测器,以此得到几种不同能量与观测到光的量之间的转换关系。

  据介绍,大亚湾的实验数据每隔十几分钟都会由计算机自动记录、压缩成单个文件,并传送到中科院计算中心和美国伯克利国家实验室计算中心。由于实验过程中不可避免的一些因素,都会造成一些干扰数据。这些数据如果混入到最后的数据分析中,会严重影响实验结果的正确性。

  刘江来说,有些干扰数据是值班人员可以发现的,例如实验设备的高压异常等。有些是值班人员无法直接发现的,例如大亚湾反应堆异常对实验的影响、宇宙射线短期异常等。“所以每天310GB的数据文件,每一个都要经过层层筛选,以确保最后数据分析能够顺利进行。可以说我们就是所有数据文件的质监部门”。

  刻度系统是实验能量精确测量的关键之一。但刻度系统所使用的放射源即使在完全保护的情况下,也会在探测器中产生少量假的疑似中微子信号,大约占不到0.1%。刘江来中微子团队计算了这部分的疑似信号的量,成为大亚湾合作组最后公布的官方数据。他们还独立计算了宇宙射线带来的部分疑似信号,很好地验证了合作组其他成员的分析结果。

来源:《文汇报》 2012.3.9 第07版

原文:上海交大团队作出重要贡献

[作者]: 记者 姜澎 
[摄影]:
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