中微子实验探测进展.ppt

1 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 LiJin 李金中科院高能所 核电子学 核探测器年会厦门 12 2002 2 諾贝尔2002年物理奖50 是n天文物理 Ray DavisJr U Penn 经典的 氯 的实验 小柴昌俊 东京大学 Kamiokande SuperK 神岗 50 toRiccardoGiacconi inX RayAstronomy 3 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 4 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 5 中微子探测原理1 CC带电流反应 n p l nne p e nnm p m n nm N m X shower 2 NC中性流反应nm N nm X shower 3 n与核子的非弹性散射ne A Z e A Z 1 4 中微子电子散射反应ne e ne e 6 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 H2O 250光年 En 1015eV L 地球的直径 7 0 1 1keV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 ne nX nY 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ne e e ne 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 8 辐射化学实验从30吨靶 1029个原子 中tons的抽取30个原子GALLEX ne 71Ga 71Ge 探测71Ge的X rays 9 大规模探测器中探测技术 Cherenkov辐射探测 E Kearns BU PermitsoneSensortoseeAreaof 2atten 10 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1000m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7000PMTs 今年底50 PMTs取数 11 12 SK 5MeVe ringfromne escattering TheSunISBurning 13 SKsub GeVeventsfromatmosphericninteractions m ringfromnmN e ringfromneN NCeventswithp0 2g 14 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2000m地下 物理 太阳n 15 Actualmeasurements onlydetecte aburstoflight deconvolutethechannels 16 探测ne的 Reines 反应 ne 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 DiscoveryofNeutrinos Reines1956 17 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160km1千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 18 加速器n 1 10GeV 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 nm N m X shower NC nm N nm X shower 19 CHORUS NOMAD 20 Charm探测器 21 MINOS探测器 22 MUON储存环中微子工厂 ne nm anti n s control selectableintensesourceknownspectraprecisionmeasurementsofDm2and ijsearchofCPviolationneedO 1000km baselineBIGprojects 23 用核乳胶直接观测nt nNInteraction Emulsion FieldofView 100mmX120mm EventsfromDONUT FermiLab nt 24 可见光Cherenkov中微子望远镜实验目标 探测天体物理nat1012 1015eV NESTORPylos Greece ANTARESLa Seyne sur Mer France BAIKALRussia DUMANDHawaii cancelled1995 AMANDA SouthPole Antarctica NEMOCatania Italy 25 IceCube km3n望远镜 SouthPole IceCube AMANDA 探测高能 1012 1015eV n s 26 电磁波Chenrenkov探测器 for 1015eVneutrinos target Moon AntarticIce Saltmine 27 En 1015eV 利用地球山峰做耙的实验 28 En 1019eV 从太空观测Cherenkov或荧光 29 中微子是