中微子实验探测进展.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,中微子实验探测进展,中微子探测原理,中微子探测技术,中微子实验,小结和展望,Li Jin /,李 金,中科院高能所,核电子学&核探测器年会,厦门,12/,2002,1,諾贝尔,2002,年物理奖,50%,是,n,天文物理,:,Ray.Davis Jr.(U.Penn):,经典的“氯”,的实验,小柴昌俊,(,东京大学,):,Kamiokande,&,SuperK,(,神岗),50%,to,Riccardo Giacconi,in X-Ray Astronomy,2,中微子研究是重大前沿课题,中微子充满宇宙,很有可能是暗物质的一种,.,对宇宙而言,中微子是举足轻重的重要成份,中微子是微观世界最基本的单元之一,.,虽然质量最小,作用最弱,但对粒子物理发展的影响则是巨大的,.,中微子又是极为特殊的物理探针,.,它可以将几万光年以外星体的信息带到地球,也可以将太阳内部的信息传递给人类,.,因此,中微子物理是当前基本粒子物理,宇宙学和天体物理的重要前沿课题,.,她既,关系到微观粒子结构和相互作用,又关系,到宏观宇宙的起源演化,它既是研究的微,观对象,又是研究宏观世界的独特工具,她,在两个截然不同的世界里却扮演着了非,同小可的角色,是联系着两个世界的重要,纽带,.,3,和光子一样多的中微子,:,300/,cc,来自太阳,超新星,宇宙线,反应堆,加速器,大气层,地球,&,大爆炸遗迹,中微子的来源,可观测区,4,中微子探测原理,1.CC,带电流,反应,:,n,+p,l+n,n,e,+p,e,+,+n,n,m,+p,m,-,+n,;,n,m,+N,m,-,+X(shower),2.NC,中性流,反应,n,m,+N,n,m,+X(shower),3.,n,与核子的非弹性散射,n,e,+(A,Z),e,+,+(A,Z-1),4.,中微子电子散射,反应,n,e,+,e,n,e,+,e,5,中微子反应截面,对中微子实验的挑战,:,“,如何应对如此小的截面,?”,需要,建立大规模的探测器，,但要低本底，低成本,!,Strong,Electro-magnetic,Weak,l,(H,2,O)250,光年,!,E,n,10,15,eV,L,地球的直径,6,0.1-1,keV,中微子,:,R&D:,低温探测技术,keV,-,MeV,中微子,:,最早使用,:,辐射化学技术,(,太阳中微子,Cl,Ga,),n,e,+,n,X,n,Y,*,R&D:,发展实时,+,能量测量的方法,正在进行,:,闪烁晶体,固体探测器,n,e,+e,e+,n,e,MeV,-,GeV,中微子,:,正在进行,:,水,Cherenkov,探测器，液体闪烁计数器,GeV,-,TeV,中微子,:,很早使用,:,高能物理实验探测系统,天体物理超高能(,UHE),中微子,:,重大项目,:,水,/,冰,Cherenov,电磁波,/,声波,宇宙线大气簇射,.,探测技术,7,辐射化学实验,从,30,吨靶,(10,29,个原子,),中,tons,的抽取,30,个原子,GALLEX:,n,e,+,71,Ga,71,Ge,探测,71,Ge,的,X-rays,8,大规模探测器中探测技术,:,Cherenkov,辐射探测,E.Kearns,BU,Permits one,Sensor to see,Area of,2,atten,9,Super-,Kamionkande,水,Cerenkov,探测器,:,5,万吨,11,000,+,只直径半米的,PMTs,日本中部,神岗,1000,m,的地下,s,物理,:,太阳,n,大气,n,长基线加速器,n,质子衰变,.,重大事故,(,PMTs,爆裂,),损坏,7000,PMTs，,今年底50%,PMTs,取数,!,10,11,SK 5,MeV,e-ring from,n,e,+e scattering,The Sun IS Burning!,12,SK sub-,GeV,events from atmospheric,n,interactions,m,-ring from,n,m,N,e-ring from,n,e,N,NC events with,p,0,2g,13,SNO,探测器（,Sudbury,中微子实验）,重水,Cerenkov,探测器,:,1,千吨重水,7,千吨屏蔽水,，9456,只,PMTs,在,2000,m,地下,.,物理,:,太阳,n,14,Actual measurements:only detect e-(a burst of light):,deconvolute,the channels,15,探测,n,e,的,“,Reines,反应,”,:,n,e,+p,e,+,+n,探测,e+,和,延迟的,n-,俘获,液体闪烁体（含质子的靶）探测器,Discovery of Neutrinos,Reines,1956,16,KamLAND,长基线,反应堆,n,(,对世界,20%,反应堆的中微子灵敏,!),平均距离,160,km,1,千吨液体闪烁体在神岗山洞内,探测太阳,n,还没有,物理结果,(,批准刚,5,年,!,),17,加速器,n(1-10,GeV,),实验,:,典型的高能物理实验技术,-,m,径迹探测,对电子或强子的簇射量能器,CC:,n,m,+N,m,-,+X(shower),NC:,n,m,+N,n,m,+X(shower),18,CHORUS,NOMAD,19,Charm,探测器,20,MINOS,探测器,21,MUON,储存环中微子工厂,n,e,&,n,m,+anti-,n,s,control&selectable,intense source,known spectra,precision measurements of,D,m,2,and,ij,search of CP violation,need O(1000 km)baseline,BIG projects!,22,用核乳胶直接观测,n,t,nN,Interaction Emulsion,Field of View:100,m,mX120,m,m,Events from DONUT,FermiLab,n,t,23,可见光,Cherenkov,中微子望远镜实验,目标,:,探测天体物理,n,at,10,12,-10,15,eV,NESTOR,Pylos,Greece,ANTARES,La-,Seyne,-,sur,-,Mer,France,BAIKAL,Russia,DUMAND,Hawaii,(cancelled 1995),AMANDA,South Pole,Antarctica,NEMO,Catania,Italy,24,IceCube,km,3,n,望远镜,South Pole,IceCube,AMANDA,探测高能,(10,12,-10,15,eV,),n,s,25,电磁波,Chenrenkov,探测器,:,for 10,15,eV,neutrinos;target-Moon,Antartic,Ice,Salt mine,26,E,n,10,15,eV,:,利用地球山峰做耙,的,实验,27,E,n,10,19,eV,:,从,太空观测,Cherenkov,或,荧光,28,中微子是非常重要,并十分奇妙的微观粒子,她的过去和现在都给物理以“惊奇”或“意外”,中微子的质量和混合必将孕育新的物理,超出粒子物理标准模型,!,21,世纪将有更多的实验和更好的物理成果,要有更新的探测器和探测方法!,21,世纪需要开发革命性探测方法,諾贝尔物理奖等待着开拓者,小结,&,展望,29,