國際科研團隊大亞灣攜手共探中微子

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【大紀元2011年08月17日訊】(大紀元記者何淑慧綜合報導)香港大學和中文大學物理系獲研究資助局撥款1,700萬元(218.21萬美元),在深圳大亞灣核電站附近興建中微子振盪探測器,與來自中國、美國、台灣、俄羅斯及捷克的39所院校的200多名科研人員參與,進行大型物理實驗。由於目前科學家對存在於粒子內的中微子所知不多,研究團隊希望透過實驗蒐集數據,協助解答基本粒子物理學和宇宙學的難題。

首席研究員由中大朱明中教授擔任,主要負責設計及建造反中微子探測器的礦物油監控及密封氮氣系統,以及一個連續的氡氣監測系統,以確保探測器不受汙染,並參與實驗數據擷取及分析工作。

大亞灣實驗座落於廣東省深圳市大亞灣核電廠區內,八個反中微子探測器分別放置於三個實驗站點,分別是大亞灣近點、岭澳近點及遠點。實驗站點設於核電廠周圍的山區內,其上端的岩層降低了宇宙射線的干擾,提高實驗的精準度。大亞灣實驗屬於「消失」實驗,前兩個近點設於離核電廠反應爐不到五百公尺,負責測量反應爐中的反中微子流量;遠點設於距反應爐約兩公里處,測量經過振盪後消失了的反中微子流量,從而推算θ13的數值。其中大亞灣近點8月15日已開始擷取數據,岭澳近點預計在今年秋季投入運作,而遠點則預計於2012年夏季開始取數。

盼解中微子之謎

中微子是不帶電的粒子,可由核反應產生,宇宙大爆炸、恆星核心及核反應堆都是大量中微子的源頭。中微子可以輕易地穿越人體、建築物、甚至是整個地球,幾乎不與任何物質產生反應,因此極難探測。

目前,科學家已知中微子有三種類型——電子類、緲子類和濤子類中微子,且在傳播的過程中不斷由一類型轉化成另外兩類型,稱為中微子振盪現象。描述電子類中微子振盪的其中一個參數稱為混合角θ13,目前實驗上卻未知其數值。大亞灣實驗的目標,是以前所未有的高精密度量度θ13。這對於中微子物理的發展至為關鍵,不但開啓了超越粒子物理標準模型的窗口,並對宇宙學及天體物理學中眾多領域有舉足輕重的影響,預期為解釋宇宙中物質遠多於反物質這個重大難題帶來重要啓示。

本次實驗希望蒐集有關數據,預計實驗在明年夏天正式展開,預估3年後才能蒐集足夠數據。由港大物理系教授梁幹莊、潘振聲及中大物理系教授朱明中負責設計、建造和蒐集數據。

大亞灣實驗籌備了四年,建造實驗室及探測器又歷時四年,現在大亞灣實驗的第一對探測器剛開始投入運行,記錄核電廠反應產生的反中微子。

香港中大率領的香港研究組,重建香港仔隧道內的地下實驗室,並聯同美國加州大學柏克萊分校、布魯克黑文國家實驗室、台灣大學、台灣交通大學、台灣聯合大學,以及中國科學院高能物理研究所的研究人員,建造宇宙線及中子探測器,以測試與大亞灣實驗室相似的地下實驗室內各種輻射本底,從而支援大亞灣實驗。 @

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