大亞灣中微子實(shí)驗測得了迄今為止最精確的反應(yīng)堆中微子能譜。實(shí)驗采集了世界上最大的反應(yīng)堆中微子樣本，分析了部分?jǐn)?shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)與理論預(yù)期存在兩處偏差，這為未來的反應(yīng)堆中微子實(shí)驗提供了重要的測量數(shù)據(jù)。該結(jié)果于2月12日發(fā)表于美國物理評論快報（Physical Review Letters）。
研究中微子有可能揭示許多未解的物理之謎，包括宇宙的歷史、形成與未來。在宇宙大爆炸時期，中微子是產(chǎn)生的最多的粒子之一?，F(xiàn)今仍大量產(chǎn)生于恒星內(nèi)部的核反應(yīng)過程和宇宙射線撞擊地球大氣層過程。
中微子也是核反應(yīng)堆發(fā)電時發(fā)射的副產(chǎn)物，這使科學(xué)家可以對其進(jìn)行可控的研究。事實(shí)上，在 20世紀(jì)50年代，人們正是在反應(yīng)堆旁首次探測到了中微子。中微子因為性質(zhì)極不活躍，當(dāng)時曾被認(rèn)為不可能被探測到。自那之后，反應(yīng)堆實(shí)驗在揭示中微子振蕩（即電子、 繆子、陶子三種中微子之間的相互轉(zhuǎn)換）以及其它重要屬性中起了至關(guān)重要的作用。
這些實(shí)驗的一個關(guān)鍵因素是需要知道反應(yīng)堆總共發(fā)射了多少個中微子（稱為通量），以及不同能量的中微子各占多少（稱為能量分布或能譜）。在早期的研究中，科學(xué)家們根據(jù)對反應(yīng)堆中復(fù)雜的裂變過程的理解，通過計算或其它間接方法來估計這些數(shù)值，對理論模型具有很強(qiáng)的依賴性。
大亞灣實(shí)驗現(xiàn)在給出了最精確的、模型無關(guān)的能譜測量，并對中微子通量進(jìn)行了新的測量?？偣卜治隽?17天、包含30多萬個中微子的數(shù)據(jù)，其中最具挑戰(zhàn)性的是如何準(zhǔn)確地刻度探測器的能量響應(yīng)。經(jīng)過細(xì)致的研究，在大部分能量范圍內(nèi)，中微子能量達(dá)到了前所未有的精度——好于1%。
測得的反應(yīng)堆中微子能譜有一個意外的特征：在能量5百萬電子伏特（MeV）左右，數(shù)據(jù)超出理論預(yù)期10%，對應(yīng)4倍標(biāo)準(zhǔn)偏差?！斑@個意外的測量與預(yù)言不一致，說明現(xiàn)有計算需要改進(jìn)，”大亞灣共同發(fā)言人、加州大學(xué)伯克利分校及伯克利國家實(shí)驗室的陸錦標(biāo)說。另外兩個實(shí)驗也得到了類似的結(jié)論，但其測量精度不如大亞灣。
這個偏差顯示出了直接測量反應(yīng)堆中微子能譜的重要性，特別是對于那些使用該譜型來研究中微子振蕩的實(shí)驗尤為重要，同時也暗示依賴于模型的計算可能需要重新研究。“我們期望大亞灣實(shí)驗獲取更多的數(shù)據(jù)，更好地理解探測器，以提高能譜測量的精度，這對下一代反應(yīng)堆中微子實(shí)驗至關(guān)重要，比如江門中微子實(shí)驗。”大亞灣實(shí)驗共同發(fā)言人、中科院高能物理所的曹俊說。他也是正在建設(shè)中的江門中微子實(shí)驗的副發(fā)言人。
大亞灣實(shí)驗對中微子通量的測量顯示，反應(yīng)堆中微子的總產(chǎn)額比某些模型的預(yù)期值低6%。這個結(jié)果與以往實(shí)驗的測量結(jié)果一致。這種現(xiàn)象被稱作“反應(yīng)堆中微子反?！薄Ｔ摤F(xiàn)象可能來自理論模型的缺陷，也有很多人認(rèn)為可能是由惰性中微子振蕩引起的，后者是一個理論上假設(shè)的粒子?！胺磻?yīng)堆中微子反?！笔欠翊嬖谌匀皇且粋€未解之謎。
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