大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)(以下簡(jiǎn)稱“大亞灣實(shí)驗(yàn)”)是一個(gè)研究基本粒子物理的高能物理實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)利用反應(yīng)堆核裂變時(shí)產(chǎn)生的大量中微子,測(cè)量中微子混合角θ13,以研究其振蕩規(guī)律,對(duì)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(gè)由國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院、廣東省政府、深圳市政府,中國(guó)廣核集團(tuán)支持的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目,并有來自美國(guó)、俄羅斯、捷克、中國(guó)臺(tái)灣、香港等五個(gè)國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)費(fèi)支持和科學(xué)家參加,是我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域目前最大的國(guó)際合作項(xiàng)目,在國(guó)內(nèi)開創(chuàng)了國(guó)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(shí)驗(yàn)站坐落在大亞灣核電站內(nèi)的北部山地。實(shí)驗(yàn)站共有5個(gè)由隧道連接的地下洞廳及3個(gè)地面輔助建筑。8個(gè)全同的中微子探測(cè)器分別安裝在3個(gè)地下實(shí)驗(yàn)洞室內(nèi),探測(cè)來自6個(gè)核反應(yīng)堆的中微子。
大亞灣實(shí)驗(yàn)于2003年提出實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)方案首次提出多模塊探測(cè)器的方法,通過對(duì)比測(cè)量消除誤差。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)量精度最高,得到國(guó)際上的廣泛關(guān)注與贊同。2006年獲批立項(xiàng),2007年10月破土動(dòng)工,2010年底完成全部地下實(shí)驗(yàn)洞室的爆破任務(wù),2011年中完成探測(cè)器建造與安裝,2011年底開始6個(gè)探測(cè)器的運(yùn)行取數(shù),2012年10月開始全部8個(gè)探測(cè)器的聯(lián)合取數(shù)并穩(wěn)定運(yùn)行至今。
2012年3月8日,大亞灣實(shí)驗(yàn)合作組宣布,利用6個(gè)探測(cè)器運(yùn)行55天觀測(cè)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(píng)選為2012年度十大科學(xué)突破之一,并入選兩院院士、科技日?qǐng)?bào)等評(píng)選的2012國(guó)內(nèi)/國(guó)際十大科技新聞。
2013年度,大亞灣實(shí)驗(yàn)在細(xì)致研究中微子探測(cè)器中非線性能量響應(yīng)的基礎(chǔ)上,首次直接測(cè)量了與反應(yīng)堆中微子振蕩相關(guān)的質(zhì)量平方差Δm2ee,驗(yàn)證了三種中微子混合的理論。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的質(zhì)量平方差(|Δm2ee|=(2.59±0.20)×10-3 eV2)可與加速器實(shí)驗(yàn)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(cè)量是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和突破的基礎(chǔ)。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)將繼續(xù)運(yùn)行至2017年底左右,把中微子混合角sin22θ13的測(cè)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(cè)量等相關(guān)研究。這些研究對(duì)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(guó)在反應(yīng)堆中微子研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。
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