大亚湾反应堆中微子实验
大亚湾反应堆中微子实验进展
宇宙线事例的模拟
31
探测器模拟
42.5cm, 91%
灵敏度和靶总靶质量的关系
中子探测效率与集光层厚度的关系
4x20 吨
15cm
PMT对液闪中不同位去
• 去年以来顺利通过了一系列重要的评审 • 2007年3月, 土建初步设计评审 • 2007年4月, 核安全评审 • 2007年4月, 美国能源部CD-1评审会 • 2007年8月, 科技部对大亚湾项目初步设计报告进
• θ13目前最好的结果由Chooz给出, 而CP破坏的相位还没有任何测量。 • 大多数理论模型预言sin22q13 ~ 0.001-0.1 • θ13的精确测量 • 其结果将决定未来轻子区CP破坏的测量, 从而有可能解决宇宙中正反
物质的不对称之谜。 • 对标准模型的扩展提供更强的约束。
90％CL
At m231 = 2.5 103 eV2, sin22 < 0.15
逊分校 ，弗吉尼亚工学院和州立大学
~ 200位研究人员
中国 (18) 高能所，北师大, 成都理工大学，原子能
院，中广核，东莞理工学院，南京大 学，南开大学，山东大学，深圳大学 ，清华大学，中国科技大学，中山大 学， 香港大学，香港中文大学，台湾
大学，交通大学，联合大学
3
为什么是θ13
• 三味中微子振荡模型由三个混合角, 两个质量方差, 一个CP相位描述, θ13是混合角之一。
16
钢罐总体机械设计
尺寸重量受严格限制 足够的强度 接口复杂
电缆穿出 4m有机玻璃罐
反射板
最小元分析 应力分布
桶底与反射板
17
支撑平台与吊具
• 支撑平台 • 中心探测器在水池中的支撑平台已完成工程设计, 并招标。 • 要求支撑110吨探测器, 水平度可调至毫米量级（刻度装置要求） • 吊具 • 装配用35吨吊具, 安装用130吨吊具。 • 已完成概念设计和详细的技术要求文档, 将由专业公司设计生产 • 2008年2月底完成设计, 2008年6月底完成生产
中微子的振荡实验和理论
中微子的振荡实验和理论华南师范大学物理与电信工程学院物理学勷勤创新班作者：黄慧敏蔡莹邱小欢麦展风摘要：，本文主要通过对中微子振荡实验及其理论的阐述，加深对中微子以及中微子振荡的认识,以及阐述对中微子振动实验发展的展望关键词：中微子振荡 MSN效应质量差Abstract：This article states the theory and the experiment of neutrino oscillation for illustrating the current situation and expectation of development of the nertrino oscillation’s experiment .Key word:neutrino oscillation .MSN reaction.mess diffirence.1、引言大亚湾中微子实验宣布发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率，这一实验结果不仅使我们更深入了解了中微子的基本特性，更为未来进行中微子实验破解“反物质消失之谜”奠定科学基础。
1998年在日本Takayama召开的的世界中微子大会上，日本物理学家宣布他们的超神冈国际合作组发现了大气中微子震荡，成为了物理学界的头号新闻。
粒子物理学经典模型认为，中微子的质量为零，在相互作用中轻子数守恒，中微子不会从一种类型转变成另外一种类型。
现在超神冈实验组发现了中微子振荡，这表明了中微子具有质量，中微子可以从μ中微子转变成其他类型的中微子，轻子数也随之不守恒，这推动了物理学的进一步发展。
1930年，为了解释核的β衰变中电子的能力是一个连续谱，泡利引入了中微子这种新型粒子，但人们一直没能从实验中验证中微子的存在。
1941年，我国著名物理学家王淦昌先生建议利用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。
历经10年，于1952年此实验获得成功，证明了中微子是一个客观存在的粒子。
大亚湾反应堆中微子实验进展
• 2009年3月开始现场组装，8月Prototype组装 完 • 2009年9月开始AD#1和AD#2的正式组装
高能物理大会2010 衡月昆 17
AD大型部件运输
AD 进展（2）：正式组装
高能物理大会2010 衡月昆
19
AD进展（3）：mini dryrun
• 测试AD系统
– – – – – – – – – AD#1 24 PMTs 电子学 DAQ 数据分析 系统调试 刻度研究 噪声研究 触发研究
PMT Mineral oil Liquid Scint. Gd-LS 3m acrylic tank 4.0m acrylic tank
∼ 12% / E1/2
Calibration system
Steel tank
5m
5m
高能物理大会2010 衡月昆 10
Muon 反符合探测器
高能物理大会2010 衡月昆
5
DayaBay and LingAo NPP
LingAo II NPP 2.9GW×2 Under construction (2010)
Dayabay NPP 2.9GW×2
LingAo NPP 2.9GW×2
高能物理大会2010 衡月昆
6
The Daya Bay Collaboration
0% slope 0% slope
• 附近多山的环境，降 低系统误差
– 300m地下降低宇宙 线本底2个量级
高能物理大会2010 衡月昆
0% slope Access portal 8% slope
DYB: 40 ton Baseline: 360m Overburden: 98m Muon rate: 1.2Hz/m2
大亚湾中微子实验光电倍增管输出振铃脉冲的分析研究
大亚湾中微子实验中心探测器 （ Ｄ 采用 Ａ）
日本滨 松公 司 （ ａ ａ ｔ ） 产 的 Ｒ ９２系列 Ｈ ｍ ｍａｓ 生 ｕ ５１
作者 简介 ： 蒋文奇 （ ９ ２一） 男 ， １８ ， 中国科 学 技术 大学 博 士研究生 ， 主要从 事辐 射探测 器前 端读 出 电子学
研究 。通讯作者 ： 王铮 。
的正反馈 ； 在测试 中使用 的电路中并不存在反 馈环 节 ， 也就 排除 正反馈 的可能 。 由于改变电路 中电缆的长度并不改变振铃 的周期 ， 因此也排除了由电缆 的分 布电感和隔 离 直流 电容 （ ３中 Ｃ 、 ５ Ｃ 、 ７ 组 成 谐 振 图 ４ Ｃ 、６ Ｃ ）
电路 的可 能性 。
左图 Ｂ ｓ ａｅ的 Ｃ ５电容为 ４０ Ｆ的陶瓷电容 ， ７ ０ｐ 右图 Ｂ ｓ ａｅ的 Ｃ ５电容为 １ Ｆ的聚丙烯 电容 ０ｎ
我们采用不具有压电效应的聚丙烯 电容来 替换 隔离 直流 电路 中陶 瓷 电容组 成 的隔离 直流
电容 （ ３中 Ｃ 、５ Ｃ 、７ ， 现振 铃 幅 度大 图 ４Ｃ 、６Ｃ ）发 大下 降但 是并 未消 除 （ ６ 。 图 ） 进一 步分 析发 现 ， 电倍 增 管 Ｂ ｓ 光 ａｅ中与始 端 匹配 的 电阻所 串联 的 Ｃ ５电 容 （ ７ 也 是 一 图 ） 个 直 流 高压 左 右下 的 陶瓷 电容 ， 也有 可 能 产 生
关键词 ： 电倍增管 ； 光 前端电子学 ； 振铃 ； 电容 ； 压电效应 中图分类号 ： Ｔ Ｔ Ｎ４，Ｌ８ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ ５ －９４ ２ １ ）４ ４ ２０ ２ ８０ ３ （０ ２ ０ － ４ － ０ ４
大 亚湾 反应 堆 中微子 实验 是一 个研 究 中微 子 振 荡 的实验 ， 主要 目标 是 利用 核 反 应 堆产 生 的 电子反 中微 子来测 定 一个具 有 重大 物理 意义
大亚湾中微子实验PMT触发判选电路的初步设计
基线恢复电路在消除基线变动的同时也不
可避免地会 对 真 正 的信 号 造成 影 响 （ 线恢 复 电路 的宗 旨是在信号持续
时间内尽可能减小信号畸 变的前提下 ， 尽可能 快地恢复基线 ， 这就涉及到基线恢 复速度 的问
输出电压足以使其饱和时， 电路的输 出电压 此 可以简化为
、 一一鱼 、 ＿ ． 厂 厂一垦 ±垦
Ｒ１ ～ Ｒ４
－
题。基线恢 复 电路本 身是一 种微 分 电路 的变
Ｒ１
形， 使用电容。为了减小信号畸变， 希望包含电
容的充放电 回路 时间常数尽量大 ， 为了能快 而
理如图 ２ 所示。 ，
基线恢复电路的好处是信号的畸变与输入信号
的形状无关。
２ ２ ＧＰ ． Ｓ信号 的接 收及 精 确 时间的 提取
整个大亚湾反应堆 中微子实验 由三个液闪 探测器 组组成 ， 探 测 器 组 的距 离较 远 （ 各 约 ２ ｉ） ｋ 。为了在离线数据分析 时将各探测 器测 ｎ
得 的同一个物理事例 的事例 数据正确组装 ， 需 要数据获取系统在 记录能量 和位置信息 的 同 时， 要给事例 数据 加上 一个 精 确 的时 间标 签
（ｉ ｔｍｐ 。从 ＧＰ ｔ ｓａ ） ｍｅ Ｓ卫 星 接 收 到 的精 确 的
ＵＴ Ｃ信息通过光纤送到触发判选 电路 。触发
Ｒ Ｒ去 ３ ４ｈ ＋ Ｃ
其 中 Ｉ为 Ｃ ００的饱 和输 出 电流 。这种 Ａ３８
速地恢复基线又要求这个时间常数尽量小 。在
的系统 中， 相对于信号本身 的变化速率和持续
时间来讲 ， 基线 的涨落是 一个 非常慢 的变化。 常用的基线恢复 电路的具体形式很 多， 有开关 式、 无源 Ｃ Ｄ式 、 Ｄ 有源 Ｃ Ｄ式和反馈式基线恢 Ｄ 复电路， 考虑采用负反馈式基线恢复电路 ， 其原
大亚湾核电站 - Physics Department
1. Title大亚湾反应堆中微子实验Layout of Daya Bay Reactor Neutrino Experiment2. Text underneath the title实验包括八台反中微子探测器安装在三个由隧道连接的地下实验大厅The experiment consists of eight antineutrino detectors installed in three underground experimental halls connected by tunnels大亚湾实验大厅在2009年夏天设备安装完工岭澳和远点实验大厅在2009年秋天设备安装完工Daya Bay Hall ready by summer 2009Ling Ao and Far Halls ready by fall 20103. Labels远点实验大厅Far Hall岭澳实验大厅Ling Ao Hall大亚湾实验大厅Daya Bay Hall隧道入口Entrance大亚湾核电站Daya Bay NPP岭澳核电站Ling Ao NPP岭澳二期核电站（建造中）Ling Ao II NPP (under construction)1. Title:The Daya Bay Antineutrino Detector大亚湾反中微子探测器2. Text and labels:Antineutrino Interaction反中微子作用Detail of one Antineutrino Detetor反中微子探测器的结构Inner-most Layer:20 tons of gadolinium-loaded liquid scintillator最内层：20吨掺钆液体闪烁体Outer-most Layer:40 tons of mineral oil最外层：40吨矿物油Middle Layer:20 tons of normal liquid scintillator中间层：20吨普通液体闪烁体Far Hall with four Antineutrino Detectors immersed in a water pool 远点实验大厅内四台浸没在水池的反中微子探测器大亚湾反应堆中微子实验The Daya Bay Reactor Neutrino Experiment赞助这项目的机构：The project is sponsored by:中国科学院Chinese Academy of Sciences中国国家自然科学基金会National Natural Science Foundation of China中国科学技术部Ministry of Science and Technology of China广东省政府Guangdong provincial government深圳市政府Shenzhen Municipal government中国广东核电集团China Guangdong Nuclear Power Group香港研究資助局Research Grants Council of Hong Kong台湾科學委員會National Science Council of Taiwan美国能源部United States Department of Energy捷克青教育年体育部Ministry of Education, Youth and Sports of the CzechRepublicThe participating institutions are:参与机构:中国China:北京师范大学Beijing Normal University成都理工大学Chengdu University of Technology中国广东核电集团China Guangdong Nuclear Power Holding Company中国原子能研究所China Institute of Atomic Energy东莞理工大学Dongguan University of Technology高能物理研究所Institute of High Energy Physics南京大学Nanjing University南开大学Nankai University山东大学Shandong University深圳大学Shenzhen University中山大学Sun Yat-Sen (Zhongshan) University清华大学Tsinghua University中国科学技术大学University of Science and Technology of China 香港Hong Kong:香港中文大学Chinese University of Hong Kong香港大学University of Hong Kong台湾Taiwan:交通大學National Chiao-Tung University台湾大學National Taiwan University聯合大學National United UniversityUnited States of America 美国:Brookhaven National Laboratory 布鲁克海文国家实验室California Institute of Technology 加州理工学院George Mason University 乔治泥工大学Illinois Institute of Technology 伊利诺州理工学院Iowa State University 衣阿华州立大学Lawrence Berkeley National Laboratory 劳伦斯伯克利国家实验室Princeton University 普林斯顿大学Rensselaer Polytechnic Institute Rensselaer 工学院University of California at Berkeley 加州大学伯克利分校University of California at Los Angeles 加州大学洛杉矶分校University of Houston 休斯敦大学University of Illinois at Urbana-Champaign 伊利诺州大学香槟分校University of Wisconsin at Madison 威斯康辛州大学麦迪逊分校Virginia Polytechnic Institute and State University 弗吉尼亚工学院和州立大学The Czech Republic 捷克:Charles University 查尔斯大学Russia 俄罗斯:Joint Institute for Nuclear Research 联合核研究院Kurchatov Institute 库尔恰托夫研究院。
国家核安全局关于大亚湾反应堆中微子实验室项目对运行核电厂安全及环境影响的复函
国家核安全局关于大亚湾反应堆中微子实验室项目对运行核电厂安全及环境影响的复函
文章属性
•【制定机关】国家核安全局
•【公布日期】2007.05.09
•【文号】国核安函[2007]30号
•【施行日期】2007.05.09
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】核能及核工业
正文
国家核安全局关于大亚湾反应堆中微子实验室项目对运行核
电厂安全及环境影响的复函
(国核安函〔2007〕30号)
大亚湾核电运营管理有限责任公司：
你公司《关于“大亚湾反应堆中微子实验室项目”对营运电厂和在建电厂安全及环境影响的请示》（广核运〔2007〕5号）收悉。
根据《中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例》以及大亚湾核电厂和岭澳核电厂运行许可证的规定，我局审查了你公司提交的大亚湾反应堆中微子实验室项目施工及运行对现有运行和在建核电厂安全和环境影响的论证文件，认为在严格控制爆破阈值、保证炸药运行安全的前提下，该项目对现有核电厂的安全及环境影响是可以接受的。
你公司应在进行爆破试验前向我局提交相关爆破试验方案。
同时，你公司应严格按照审评中承诺进行炸药运输和爆破施工，确保核电厂的运行安全。
如有特殊情况，应立即报告我局。
二○○七年五月九日。
大亚湾反应堆中微子实验项目破土动工
大亚湾反应堆中微子实验项目破土动工
佚名
【期刊名称】《环境》
【年(卷),期】2007(000)011
【摘要】10月13日上午，大亚湾核电基地艳阳高照，彩旗飘扬。
200多位中外来宾齐聚岭澳观景台，共同见证我国基础科学研究领域又一个重大项目——大亚湾反应堆中微子实验在这里破土动工。
【总页数】1页(P6)
【正文语种】中文
【中图分类】O572.321
【相关文献】
1."振荡"世界的中国力量——记大亚湾反应堆中微子实验团队 [J], 高雅丽;陈欢欢
2.大亚湾反应堆中微子实验站1#实验厅岩壁吊车梁设计 [J], 夏磊;褚丽;徐凌;韩晓峰
3.探寻“幽灵粒子”——记2016年度国家自然科学奖一等奖获奖项目“大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式” [J], 孙秋霞
4.大亚湾反应堆中微子实验项目动工 [J],
5.绽放在大亚湾地下100米的中国粒子物理之花——记大亚湾反应堆中微子实验科研团队 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡
大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡
佚名
【期刊名称】《科学世界》
【年(卷),期】2012(31)4
【摘要】北京时间2012年3月8日14时，大亚湾中微子实验国际合作组发言人王贻芳在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。
【总页数】1页(P441-441)
【正文语种】中文
【中图分类】O572.321
【相关文献】
1.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式 [J],
2.探寻“幽灵粒子”——记2016年度国家自然科学奖一等奖获奖项目“大亚湾反应堆中微子实验发现新的中微子振荡模式” [J], 孙秋霞
3.大亚湾发现新的中微子振荡将有助破解宇宙中“反物质消失之谜” [J],
4.大亚湾实验发现中微子新振荡可能是中国实验物理学最大成就 [J], 王琳琳
5.大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡 [J],
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1968 Davis 发现太阳中微子丢失 (12) 1998年 Super-K发现大气中微子振荡 (23) 2001年 SNO证实丢失的太阳中微子变成了其它中微子
2002年 KamLAND 用反应堆证实太阳中微子振荡
2003年 K2K（250公里）用加速器证实大气中微子振荡
确立了中微子振荡 排除了模型依赖、衰变、干涉等解释 测得了|m232|,sin2223,m221,sin2212 Baseline: 三代中微子,大角度混合 MiniBooNE近期将发表结果
Reactor and LBL
Solar
CP破坏的强度与13相关
J. Cao (IHEP)
3
测量13的物理意义
1）是自然界的基本参数 2）对理解轻子与夸克之间的关系，研究比目前的粒子物理标
准模型更基本的大统一理论具有重要意义
3）对解释宇宙中物质-反物质不对称极为重要 如果sin2213>0.01，下一代长基线实验可以测定CP相角。 如果sin2213<0.01，下一代长基线实验不能测得CP相角。
去除天然放射性本底以及宇宙线带来的本底 减少事例判选条件，特别是不能依赖重建顶点
远近探测器交换，消除探测器效率误差（只有大亚湾能实现） 高功率反应堆、更大的探测器，减小统计误差（大亚湾第二）
J. Cao (IHEP)
10
大亚湾误差
探测器误差
参数 反应截面
相对误差
改进方法
1.9% 远近相对测量抵消
Angra, Brazil
国际竞争激烈，共提出八个 方案
大亚湾具有最有利的条件：
• 功率大 • 紧邻高山 • 核电厂支持
J. Cao (IHEP)
7
用液闪探测中微子
e p e n
n + Gd Gd* g s(8 MeV) 28 s(0.1% Gd)
时间符合、能量符合能极大地去除本底
J. Cao (IHEP)
Pee
1 sin2
213
sin 2
m312 L 4E
J. Cao (IHEP)
9
实验要点
以前的中微子实验误差为3~6%
Chooz 测量结果：sin2213<0.17
要达到0.01的精度，误差必须小于0.5%
采用两个（或多个）全同的探测器做远近相对测量
消除反应堆带来的~3%误差
足够的岩石覆盖，减少宇宙线带来的本底 （大亚湾最好） 足够的探测器屏蔽
测量未知的量 sin2213, CP, m232 的符号 进一步验证中微子混合模型（e.g. 出现） 参数的精确测量 （目前精度为10~30%）
其中最重要的是CP破坏的大小
J. Cao (IHEP)
2
中微子混合
PMNS Matrix
Ue1 Ue2 Ue3 0.8
U U1
U2
U
3
0.4
11
地理位置
距香港 55 公里 距深圳 45 公里
J. Cao (IHEP)
12
大亚湾与岭澳核电站
LingAo II NPP 2.9GW2 Under construction (2010)
Daya Bay NPP 2.9GW2
LingAo NPP 2.9GW2
J. Cao (IHEP)
13
实验整体方案
低能量，低事例率
天然放射性
探测器屏蔽
宇宙线产生的本底， 如快中子，同 位素等
地下
Neutrino energy: 1.8 -10 MeV Visible Energy (e+): 1.022-9 MeV
8
13振荡
大亚湾事例率：
近点（40吨）每天2000个 远点（80吨）每天400个
事例率减少 能谱变形 振荡极大在2公里处
2.510-3 eV2
8 10-5 eV2
J. Cao (IHEP)
1
中微子振荡(2)
2006年 MINOS（720公里，2005年）给出了初步振荡结果。 最近：OPERA（730公里）开始取数 T2K(295公里，2009） Daya Bay (2010), Double Chooz（2009?） Nova(720公里，2011）尚未立项 ? VLBN（2000公里）尚无明确前景 ? T2KK（1000公里）尚无明确前景
4）与长基线实验共同确定混合参数，消除简并。 5）对中微子物理的未来提供了发展方向
是否要建中微子工厂或超级束流？
大亚湾实验的主要物理目标：测量sin2213至好于0.01的精度 零，或非零，都具有重要意义
J. Cao (IHEP)
4
反应堆与加速器实验
反应堆 ( e disappearance)
Pee
1 sin2
213
sin 2
m312 L 4E
cos4
13
sin 2
212
sin 2
m212 L 4E
物理结果干净，造价低，速度快
mass hierarchy
加速器 (e appearance)
CP violation matter
测量CP，必须先确定 sin2213
J. Cao (IHEP)
Far: 80 ton 1600m to LA, 1900m to DYB Overburden: 350m
0% slope
Mid: Baseline: ~1000m Overburden: 208m
总质子数
0.8% 探测器交换抵消
探测效率 反应堆功率 每裂变能量 CHOOZ合计
1.5% 0.7% 0.6% 2.75%
探测器交换抵消 远近相对测量抵消 远近相对测量抵消
< 0.2%
剩下的误差（大亚湾）：
统计误差
~ 0.2%
本底误差
< 0.3%
残余反应堆误差 < 0.1%
残余系统误差 < 0.2%
J. Cao (IHEP)
U1 U 2 U 3 0.4
0.5 Ue3
0.6
0.7
0.6 0.7
1
sin 23
cos13
0
0 1
ei
sin 13
0
cos12 sin12
sin 12 cos12
0
0
0 sin23 cos23 ei sin13 0 cos13 0
0 1
Atmospheric
5
反应堆与加速器实验（2）
J. Cao (IHEP)
竞争
Ref: hep-ex/0409028
合作
6
利用反应堆测量13
Braidwood, USA Diablo Canyon, USA
D-Chooz, France
Krasnoyarsk, Russia RENO, Korea
KASKA, Japan Daya Bay, China