大亞灣核反應爐微中子實驗

大亞灣核反應爐微中子實驗是一個建於中國的研究微中子的多國粒子物理合作項目。該項目組於2006年2月成立，參加的研究人員來自中國大陸、香港、台灣、美國、捷克和俄羅斯等七個國家和地區。22°36′04.48″N 114°32′27.69″E實驗裝置於2007年開始動工，2011年12月投入使用，在運行了九年後於2020年12月12日退役。^[1]

實驗包括八個反微中子探測器，集中在有六個核反應爐1.9 km（1.2 mi）內的三個地點。每個檢測器包括20噸的液體閃爍劑（摻雜有釓的直鏈烷基苯）通過光電倍增管和屏蔽包圍^[2] 。

一個更大的隨後實驗中正在開發中，以在開平市的江門地下微中子實驗觀測站（JUNO）的形式^[3]，它會使用的丙烯酸球體充滿了2萬噸液體閃爍劑的探測器來探測反微中子。破土動工開始於2015年1月10日^[4]，預計2022年運行^[5]^:3。

項目設施

項目的兩個微中子探測器設在大亞灣核電站，用於探測到來自核電站反應爐群的微中子^[6]。另外為支援此項目，香港仔隧道粒子物理實驗室亦曾於2006年被香港大學及香港中文大學物理系申請使用作實驗用途。

研究人員

該項目團隊為王貽芳所領導^[7]。

微中子震盪

內容

2012年3月8日，大亞灣微中子實驗國際合作組宣佈^[8]^[9]^[10]，發現一種新的微中子震盪，其震盪機率為 $\sin ^{2}(2\theta _{13})=0.092\pm 0.017$ 。

在2015年Moriond物理學會議上，新的最適合的混合角和質量差被提出：^[11]

$\sin ^{2}(2\theta _{13})=0.084\pm 0.005,\quad |\Delta m_{ee}^{2}|=2.44_{-11}^{+10}\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}$

意義

假若這結果成立，物理學者可以開始研究微中子與反微中子之間的不對稱性，從而嘗試解釋為甚麼宇宙中的物質超多於反物質^[12]^[13]。大亞灣的研究員通過此次得出的精確值擊敗了同時參與此項目的另外四個競爭團隊，它們分別是日本的T2K實驗、美國費米實驗室的主注入器微中子震盪探索（英語：MINOS）、法國的雙紹實驗以及韓國的微中子震盪反應爐實驗（英語：Reactor Experiment for Neutrino Oscillation）^[14]。

參與者邢志忠自評「不是諾貝爾獎量級，但很重要」^[15]。

評價

美國托馬斯傑斐遜國家加速器裝置（英語：Thomas Jefferson National Accelerator Facility）的McKeown認為此次實驗的結果：「可以說是有史以來來自中國的最重要的物理（實驗）結果」^[14]。
獲得2016年國家自然科學獎一等獎：「大亞灣反應爐微中子實驗發現的微中子振盪新模式」-王貽芳（中國科學院高能物理研究所）

反微中子能譜

2016年2月，大亞灣微中子實驗團隊發表論文表示，測量反微中子能譜獲得令人驚訝的結果，在5 MeV能量附近，反微中子數量超過理論預期。這未曾預期到的實驗結果暗示，當今理論可能需要改善。^[16]另外還發現，收集到的反電微中子數量比理論預測低6%。這結果意味著有些反電微中子可能以變換成無法探測到的輕質量惰性微中子。^[17]

退役

2020年12月12日，在運行了九年後，由於微子振盪振幅的測量精度已達到極限值，實驗設施繼續運行已沒有意義，大亞灣反應爐微中子實驗裝置正式退役。^[1]^[18]

實驗裝置退役後，設備將被拆卸撤場，之後實驗場地將正式移交給微中子實驗所在的中廣核集團，由中廣核集團進行後續的開發利用。

合作者

參考文獻

[1]
大亚湾反应堆中微子实验装置举行退役仪式. 中國科學院. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始內容存檔於2021-10-26）.
[2]
Daya Bay collaboration. A side-by-side comparison of Daya Bay antineutrino detectors (PDF). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 22 May 2012, 685 (1): 78–97 [2015-10-11]. Bibcode:2012NIMPA.685...78A. arXiv:1202.6181 . doi:10.1016/j.nima.2012.05.030. （原始內容存檔 (PDF)於2019-06-12）.
[3]
Li, Xiaonan. Daya Bay II: Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) (PDF). Windows On the Universe. August 2013 [2015-10-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-03-03）.
[4]
Groundbreaking at JUNO. Interactions NewsWire. 10 January 2015 [2015-01-12]. （原始內容存檔於2017-01-19）.
[5]
Wang, Zhimin. JUNO Central Detector and its prototyping. Journal of Physics: Conference Series. XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP 2015) 718. Torino, Italy: 062075. 2016. doi:10.1088/1742-6596/718/6/062075. （原始內容存檔於2020-11-28）使用|archiveurl=需要含有|url= (幫助). The whole project of JUNO is going on schedule which aims to fill detector and take data at 2020
[6]
2011. 大亚湾核电站收获中微子求解反物质消失之谜. 麻省理工《科技創業》. 2011-09-05 [2011-09-06].
[7]
大亚湾新中微子振荡或解宇宙反物质消失之谜. 人民日報(北京) (網易新聞). 2012-03-18 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-03-21）.
[8]
Daya Bay Collaboration. Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay. Physical Review Letters. 2012, 108 (17): 171803. Bibcode:2012PhRvL.108q1803A. arXiv:1203.1669 . doi:10.1103/PhysRevLett.108.171803.
[9]
Adrian Cho. Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement. ScienceNow. 8 March 2012 [2012年3月18日]. （原始內容存檔於2013年5月9日）.
[10]
Eugenie Samuel Reich. Neutrino oscillations measured with record precision. NatureNews. 8 March 2012 [2012-03-18]. doi:10.1038/nature.2012.10202. （原始內容存檔於2012-10-06）.
[11]
Recent Results from Daya Bay Reactor Neutrino Experiment. arXiv:1505.03641. 14 May 2015. （原始內容存檔於2019-12-24）.
[12]
大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡. 中國科學院高能物理研究所. 03-08-2012 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-03-12）. 請檢查|date=中的日期值 (幫助)
[13]
Neutrino oscillations measured with record precision. nature. 2012-03-08 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-10-06）.
[14]
Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement. Science. 2012-03-08 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2013-05-09）.
[15]
大亚湾突破，够不够诺贝尔奖_特色频道_财新网. [2015-05-03]. （原始內容存檔於2020-02-16）.
[16]
Daya Bay Collaboration; An, F. P.; Balantekin, A. B.; Band, H. R.; Bishai, M.; Blyth, S.; Butorov, I.; Cao, D.; Cao, G. F. Measurement of the Reactor Antineutrino Flux and Spectrum at Daya Bay. Physical Review Letters. 2016-02-12, 116 (6): 061801 [2016-02-27]. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061801. （原始內容存檔於2020-06-13）.
[17]
Cowen, Ron. Reactor data hint at existence of fourth neutrino. ScienceNews. 25 Feb 2016 [2016-02-27]. （原始內容存檔於2016-02-26）.
[18]
陸成寬. 【科技日报】别了，大亚湾中微子实验. 中國科學院. 科技日報. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始內容存檔於2023-09-03）.

外部連結

官方網頁（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
（英文）Catching neutrinos in China from Symmetry Magazine
（英文）Daya Bay θ₁₃ Reactor Neutrino Experiment & Aberdeen Cosmic Ray Muon-induced Neutron Experiment from Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong

[retire-1] [1]
大亚湾反应堆中微子实验装置举行退役仪式. 中國科學院. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始內容存檔於2021-10-26）.

[2] [2]
Daya Bay collaboration. A side-by-side comparison of Daya Bay antineutrino detectors (PDF). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 22 May 2012, 685 (1): 78–97 [2015-10-11]. Bibcode:2012NIMPA.685...78A. arXiv:1202.6181 . doi:10.1016/j.nima.2012.05.030. （原始內容存檔 (PDF)於2019-06-12）.

[3] [3]
Li, Xiaonan. Daya Bay II: Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) (PDF). Windows On the Universe. August 2013 [2015-10-11]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-03-03）.

[4] [4]
Groundbreaking at JUNO. Interactions NewsWire. 10 January 2015 [2015-01-12]. （原始內容存檔於2017-01-19）.

[5] [5]
Wang, Zhimin. JUNO Central Detector and its prototyping. Journal of Physics: Conference Series. XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP 2015) 718. Torino, Italy: 062075. 2016. doi:10.1088/1742-6596/718/6/062075. （原始內容存檔於2020-11-28）使用|archiveurl=需要含有|url= (幫助). The whole project of JUNO is going on schedule which aims to fill detector and take data at 2020

[6] [6]
2011. 大亚湾核电站收获中微子求解反物质消失之谜. 麻省理工《科技創業》. 2011-09-05 [2011-09-06].

[7] [7]
大亚湾新中微子振荡或解宇宙反物质消失之谜. 人民日報(北京) (網易新聞). 2012-03-18 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-03-21）.

[8] [8]
Daya Bay Collaboration. Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay. Physical Review Letters. 2012, 108 (17): 171803. Bibcode:2012PhRvL.108q1803A. arXiv:1203.1669 . doi:10.1103/PhysRevLett.108.171803.

[9] [9]
Adrian Cho. Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement. ScienceNow. 8 March 2012 [2012年3月18日]. （原始內容存檔於2013年5月9日）.

[10] [10]
Eugenie Samuel Reich. Neutrino oscillations measured with record precision. NatureNews. 8 March 2012 [2012-03-18]. doi:10.1038/nature.2012.10202. （原始內容存檔於2012-10-06）.

[11] [11]
Recent Results from Daya Bay Reactor Neutrino Experiment. arXiv:1505.03641. 14 May 2015. （原始內容存檔於2019-12-24）.

[12] [12]
大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡. 中國科學院高能物理研究所. 03-08-2012 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-03-12）. 請檢查|date=中的日期值 (幫助)

[13] [13]
Neutrino oscillations measured with record precision. nature. 2012-03-08 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2012-10-06）.

[sc-14] [14]
Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement. Science. 2012-03-08 [2012-03-18]. （原始內容存檔於2013-05-09）.

[15] [15]
大亚湾突破，够不够诺贝尔奖_特色频道_财新网. [2015-05-03]. （原始內容存檔於2020-02-16）.

[16] [16]
Daya Bay Collaboration; An, F. P.; Balantekin, A. B.; Band, H. R.; Bishai, M.; Blyth, S.; Butorov, I.; Cao, D.; Cao, G. F. Measurement of the Reactor Antineutrino Flux and Spectrum at Daya Bay. Physical Review Letters. 2016-02-12, 116 (6): 061801 [2016-02-27]. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061801. （原始內容存檔於2020-06-13）.

[17] [17]
Cowen, Ron. Reactor data hint at existence of fourth neutrino. ScienceNews. 25 Feb 2016 [2016-02-27]. （原始內容存檔於2016-02-26）.

[18] [18]
陸成寬. 【科技日报】别了，大亚湾中微子实验. 中國科學院. 科技日報. 2020-12-14 [2023-09-03]. （原始內容存檔於2023-09-03）.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]