大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗(以下簡稱“大亞灣實驗”)是一個研究基本粒子物理的高能物理實驗,這個實驗利用反應(yīng)堆核裂變時產(chǎn)生的大量中微子,測量中微子混合角θ13,以研究其振蕩規(guī)律,對了解微觀基本粒子的性質(zhì)和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。這是一個由國家科技部、國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院、廣東省政府、深圳市政府,中國廣核集團(tuán)支持的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究項目,并有來自美國、俄羅斯、捷克、中國臺灣、香港等五個國家和地區(qū)的經(jīng)費支持和科學(xué)家參加,是我國基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域目前最大的國際合作項目,在國內(nèi)開創(chuàng)了國家、地方與企業(yè)共同支持基礎(chǔ)科學(xué)研究的先河。
大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗站坐落在大亞灣核電站內(nèi)的北部山地。實驗站共有5個由隧道連接的地下洞廳及3個地面輔助建筑。8個全同的中微子探測器分別安裝在3個地下實驗洞室內(nèi),探測來自6個核反應(yīng)堆的中微子。
大亞灣實驗于2003年提出實驗方案,實驗方案首次提出多模塊探測器的方法,通過對比測量消除誤差。實驗設(shè)計測量精度最高,得到國際上的廣泛關(guān)注與贊同。2006年獲批立項,2007年10月破土動工,2010年底完成全部地下實驗洞室的爆破任務(wù),2011年中完成探測器建造與安裝,2011年底開始6個探測器的運行取數(shù),2012年10月開始全部8個探測器的聯(lián)合取數(shù)并穩(wěn)定運行至今。
2012年3月8日,大亞灣實驗合作組宣布,利用6個探測器運行55天觀測到的中微子事例,發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩(sin22θ13=0.092±0.016(stat.)±0.005(syst.))。該成果被《Science》評選為2012年度十大科學(xué)突破之一,并入選兩院院士、科技日報等評選的2012國內(nèi)/國際十大科技新聞。
2013年度,大亞灣實驗在細(xì)致研究中微子探測器中非線性能量響應(yīng)的基礎(chǔ)上,首次直接測量了與反應(yīng)堆中微子振蕩相關(guān)的質(zhì)量平方差Δm2ee,驗證了三種中微子混合的理論。實驗測得的質(zhì)量平方差(|Δm2ee|=(2.59±0.20)×10-3 eV2)可與加速器實驗上的質(zhì)量平方差(m2)相比較,將幫助我們更好地理解中微子振蕩的特性。
精確測量是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和突破的基礎(chǔ)。大亞灣中微子實驗將繼續(xù)運行至2017年底左右,把中微子混合角sin22θ13的測量精度提高4倍,為中微子物理、天體物理、宇宙學(xué)等前沿科學(xué)研究提供精確的初值輸入,此外,也將開展反應(yīng)堆中微子能譜測量等相關(guān)研究。這些研究對基本粒子物理的大統(tǒng)一理論、尋找與鑒別新物理等具有重要意義,也將繼續(xù)保持我國在反應(yīng)堆中微子研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。
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