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大亞灣中微子實驗新進展：追蹤失蹤的幽靈中微子
公佈關於中微子的形態遷移以及不同質量差別的精確測量

2013年08月22日

 

大亞灣國際合作團隊現公佈中微子轉化實驗的最新結果。這種難以捉摸、像幽靈一般的粒子，保存了有關早期宇宙起源的重要線索。最新的數據發現，中微子震盪—一種中微子在行走過程中混合並轉化成其他的「味」或種類的過程，和中微子能量變化有着莫大關連，使得科學家能夠測量不同中微子質量的特徵，也就是我們說的「質量差別」。

和去年公佈的結果相比，新的研究較之前多用了四倍數據，將精確度提高一倍，得出了第三個和最後的中微子「混合角」 θ₁₃的數值。

大亞灣實驗毗鄰中國大亞灣和嶺澳核電站，位於香港東北約55公里。大亞灣合作組現在涵蓋了來自六個國家地區的超過200位科學家，包括香港大學物理系的成員。

大亞灣依靠反電子中微子來測量中微子震盪，而在這個測量中反中微子和中微子並沒有區別。六個反應堆每秒產生數以億萬計的反中微子，當他們穿越兩公里來到地下探測器時，有一部份中微子像是消失了似的。然而，那些不見了的中微子並沒有真的「人間蒸發」，只是轉換了「味」，以致其不能被探測器所測量到。中微子發生這種轉化的概率是測量「混合角」的最基礎的指標，而不同中微子的質量差則是由中微子能量對於轉化率的影響所決定。

「質量差別代表了中微子震盪的頻率，混合角則代表了震盪的大小。 這兩個值對於了解中微子的特性極為重要，並有可能解釋關於神秘宇宙的終極問題。」合作組成員之一、香港大學物理系副教授梁幹莊解釋道。

大亞灣的第一批結果公佈於2012年3月，這個結果預示了對於長時間以來都不為人知的第三個混合角(θ₁₃)，它實際的大小要遠遠大於科學家之前的預期。大亞灣的最新結果得到了這個混合角的最精確值，也就是sin²2θ₁₃=0.090正負0.009。現在大亞灣的科學家亦已得出了質量差|Δm²_ee|的值大約在(2.59±0.20)×10^-3 eV² ，這個結果證明了電子中微子存在全部的三個質量態。對於能量依賴性更精確的測量將有望針對不同的中微子的「味」，建立一個不同質量態之間的「分級系統」或排序。

這些最新的進展是對於這種神秘粒子研究的又一里程碑。「我們的結論印證了當今中微子震盪的理論模型。就像是構成我們整個宇宙的物質的拼圖的一小塊，它為我們理解並解釋這些謎團有着重要的貢獻。」合作團隊的另一成員、香港大學物理系首席講師潘振聲博士解釋道。

更多關於大亞灣中微子實驗的資料,請參考http://dayabay.ihep.ac.cn/

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