万花镜
    首页社会国际娱乐科技时尚军事汽车探索美食旅游历史健康育儿
    相关:品牌电脑电脑品牌旅游明星演员内地世界
    位置:首页 > 探索

    国家自然科学奖一等奖大亚湾中微子实验都做了什么?

    2017年1月9日 来源: 中国科学报

    欢迎点击「中国科学报」↑关注我们!

    2011年底,中科院高能物理所研究员曹俊从科学网博客“蒸发”了3个月。直到2012年3月8日凌晨,一篇新博文出现了,上面写着:

    “大亚湾反应堆中微子实验将于2012年3月8日下午14:00在高能物理所召开新闻发布会,16:00举行特别报告会,报告实验的最新结果。”

    上图显示了三个实验厅内的六个中微子探测器测量到的中微子数与预期中微子数的比值。横坐标是中微子的飞行距离。纵坐标为1的虚线表示没有振荡。曲线为中微子的振荡曲线的最佳拟合值。在近点实验厅EH1和EH2,振荡很小(这里的振荡主要来自较远的反应堆,比如从岭澳反应堆到大亚湾近点EH1的两个探测器距离超过1公里,已经有了一些振荡效应),在远点实验厅的3个探测器可以看到明显的振荡效应。分析表明θ

    那天,高能物理所发布的结果,正是2016年国家自然科学奖一等奖的研究成果——大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式。

    从无到有 八年一剑

    2003年,留学美国从事中微子实验工作的曹俊想回国了。但当时,国内只有中微子的理论研究,实验研究几乎为空白。如果回国,曹俊很可能变得“英雄无用武之地”。

    直到有一天,他接到了一通来自中科院高能物理所现任所长王贻芳的电话。很快,在王贻芳的领导下,一支四五人的团队开启了对大亚湾中微子实验的最初构想。

    长期以来,物质世界的基本组分及其相互作用是自然界最基本的科学问题之一,粒子物理是对分子、原子、原子核研究的自然发展与深化。描述基本粒子及其相互作用的“标准模型”与所有实验数据均符合,取得了巨大的成功。

    然而,1998年,科学家们首次发现了大气中微子振荡,2002年又发现了太阳中微子振荡。“这样的发现表明中微子是具有微小质量的,这成为目前唯一超出粒子物理标准模型的新物理实验证据。”大亚湾中微子实验项目第一完成人王贻芳告诉《中国科学报》记者。

    于是,全世界的粒子物理学者将目光聚焦于用反应堆中微子寻找第三种振荡的问题。

    在解决了项目地点和经费困难后,2007年10月,大亚湾大亚湾反应堆中微子实验开工。2011年8月15日,大亚湾中微子实验1号厅开始取数;2011年11月5日,2号厅开始取数;2011年12月24日,3号厅开始取数,至此大亚湾中微子实验正式运行。

    在2012年的头两个月里,科学家开始了紧锣密鼓地取数、分析工作。“在实验还没有正式运行前,1号厅就已经产生了很多数据,我们用这些数据‘看懂’了探测器,建立好了分析方法。更早以前,从2010年开始,我们就用模拟软件产生假数据,反复练习,提前为正式的物理分析做准备。”曹俊说。

    就在王贻芳和他的团队构思反应堆中微子振荡实验时,国际同类实验正如火如荼。

    “当时国际上共有7个国家提出8个方案,最终3个得以实施,大亚湾探测精度最高,数据获取效率位居国际同类装置第一。”王贻芳回忆,当时,韩国的RENO实验和法国的Double Chooz实验也都致力于寻找中微子的第三种振荡。

    2012年2月,正式运行后的第二个月,科研人员发现了中微子的第三种振荡。3月8日,成果发布,比韩国RENO实验快了25天。

    “之所以会这么快,是因为我们有很多工作是并行的,包括模拟分析、理解探测器、设备调试等。”曹俊说。

    成果的论文发表后,国际著名科学杂志和媒体发表报道与评论上百篇。美国《科学》杂志将其评为2012年十大科学突破之一,并称“如果大型强子对撞机的研究人员没有发现标准模型之外的新粒子,那么中微子物理可能是粒子物理的未来,大亚湾的实验结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻。”

    因为这项成果,王贻芳及大亚湾实验合作组还与其他4个实验组,分享了2016年度基础物理学突破奖。

    根据有关的规定,科技成果需要实践检验3年后才能被推荐国家科学技术奖。4年后的今天,该成果获得国家自然科学奖一等奖,这对实验组成员来说,同样是非常快的。

    “这是国内最高的荣誉,也是对合作组成员极大的鼓舞。”王贻芳说。大亚湾实验合作组由来自中国、美国、俄罗斯、捷克、中国香港和中国台湾的38个研究机构、约270名研究人员组成。其中约150人来自境内单位的16个高校和研究所。

    无论是王贻芳还是曹俊,经常会被问到这样的问题:“项目刚开始运行2个多月就发现了第三种振荡,之后你们还干了些什么?”

    每每遇到这样的问题,这两位科学家总会显得有点“执拗”。“当时的成果,一方面回答了中微子第三种振荡是否存在,另一方面报告了这个振荡有多大。第一个问题已经完全解决,但是振荡的大小还需要不断提高测量精度。”曹俊说。

    从2012年至今,大亚湾中微子实验的精度从此前的20%提高到了4%。

    “这是自然界的一个基本参数,它的大小对几乎所有的中微子研究都有影响,我们希望这个项目运行到2020年,进一步提高精度,将实验装置的潜力充分发挥出来。”曹俊说,“另外,去年我们测得了最精确的反应堆中微子能谱,发现与理论预期存在两处偏差,这也是一个非常重要的成果,需要进一步研究。”

    除了大亚湾中微子实验继续提高精度外,王贻芳正在主持的我国第二个大型中微子实验项目——江门中微子实验已经开建,预计在2020年进行取数工作。

    “江门中微子实验将致力于测量中微子的质量顺序,并进一步精确测量中微子混合参数,其土建工程规模约是大亚湾反应堆中微子实验项目的3至5倍。” 王贻芳告诉记者。由于有了大亚湾中微子实验的铺垫,江门中微子实验的审批难度低了一些,但技术挑战却并未减少。

    2016年11月,国内首条年产7500支的20英寸光电倍增管生产线建成运行,将为江门中微子实验提供可以更精确地将光信号转换为电信号的器件,至此,高能物理所牵头的产学研合作组用了4年时间,终于实现了该器件的国产化。

    为了让大亚湾中微子实验的测量精度更高,也为了给江门中微子实验提供更多预先研究的机会,大亚湾中微子实验团队的科研人员也给自己提出了不少新挑战。“我们要打开装着探测器的大水池,对探测器进行更精确的标定,然后改造其中一个探测器,为江门中微子实验进行测试和预研究。”曹俊说。

    “精度越高,能发现的内容就越多,或许就差那么一点点,我们就会错失认识世界的机会。”曹俊说。

    请按下方二维码3秒识别!

    位置:首页 > 探索
    加载更多评论...
    相关文章
    那些伟大的物理学实验(下)|线上科学日
    那些伟大的物理学实验(下)|线上科学日

    在上周的推送中,我们为大家介绍了五个经典的物理学实验。不少小伙伴纷纷留言,说出了自己心目中那些伟大的物理实验。不知道你的想法是不是和本文的作者相符呢?一起接着往下看吧!6、霍普利特·费索测量光速(1851)光的速度非常之快...

    斯坦福死亡实验:人人都可能是魔鬼!深思极恐...
    斯坦福死亡实验:人人都可能是魔鬼!深思极恐...

    1971年,一个名叫菲利普·津巴多(Philip Zimbardo)的斯坦福大学教授启动了一项社会心理学实验,叫“斯坦福监狱实验”,实验的目的是想看看人在社会环境里的反应。他以每天15美金的报酬招募愿意参加实验的志愿者...

    外媒集中关注中国量子卫星,评估已占据世界最前沿!
    外媒集中关注中国量子卫星,评估已占据世界最前沿!

    媒体曾经报道,前两年由美国罗切斯特大学光学研究所的研究团队成功研发出的一种抗干扰量子雷达,利用光子的量子特性来对目标进行成像,由于任何物体在接收到光子信号之后都会改变其量子特性,所以这种雷达能轻易探测到隐形飞机,而且几乎是不可被干扰的。

    犯人被斩首后,还有知觉吗?一个实验给出了答案
    犯人被斩首后,还有知觉吗?一个实验给出了答案

    清朝末年,有人探讨过人在被斩首后的短暂瞬间有无知觉的问题,有人认为人被斩首之后,督脉已经断了,必然是一无所知。也有人认为人颈部的总筋脉虽然断了,但是脑气还没有立即消亡,可能会有微弱的知觉,并且还做了一个实验。

    前沿|中国科研迈入新原创时代
    前沿|中国科研迈入新原创时代

    当前创新驱动已成国策,面向科学前沿开展原始创新,力争在更多领域引领世界科研方向,已经成为我国科学家义不容辞的责任。近年来,我国科学家在一个又一个基础科学前沿披荆斩棘、屡获佳绩:量子通信、铁基超导、中微子、量子反常霍尔效应、外尔费米子、干细胞、纳米……一个个原始创新成果...

    中国的这项技术即将成形,又让美国惊呆了!
    中国的这项技术即将成形,又让美国惊呆了!

    据专家采访时所说,中国将在2020年左右建成自己的空间站,这是一个极大的突破,也是中国比较重视的一个成果,象征着中国又向前迈出一大步。根据载人航天工程的第二步计划表示,中国将在2010年~2015年之间发射天宫一号目标飞行器和天宫二号、天宫三号空间实验站...

    这场公开的折磨表演让人感到恶心,但是知道真相后觉得好有意义!
    这场公开的折磨表演让人感到恶心,但是知道真相后觉得好有意义!

    最近,他们开始了一个活动,就为了可以教育消费者,让他们了解动物在实验过程中所受到的伤害。你接下来所看到的可能会让你有点不舒服,但是看完后,你对动物实验的看法就一定会改变。这场"现场人类实验"是在伦敦的Regent Street上的LUSH店面举办的。

    爱因斯坦与玻尔有关量子理论的旷世争论宣告终结
    爱因斯坦与玻尔有关量子理论的旷世争论宣告终结

    三个关于贝尔不等式的实验测量,同时堵住了局域性漏洞和探测器漏洞。这些实验排除了最后的疑问,宣告了对局域唯实论彻底的放弃,同时也开启了通往新量子信息技术的大门。作者 ┃ Alain Aspect* et al...

    科学实验丨用纸折出来的花,居然也绽放?!
    科学实验丨用纸折出来的花,居然也绽放?!

    “清水出芙蓉,天然去雕饰”这是李白诗里的名句今天尖叔教大家创造出清丽可人的“出水芙蓉”动起用水彩笔在A4纸上画出几朵颜色各异的花朵把花瓣向花蕊中间折现在我们得到了未开的“花苞”往盘子里倒上一些水,水至少要比盘面高出一厘米把“花苞”放到盘子里...

    相关推荐
    科学家为宇宙最难以捉摸的粒子称重
    科学家为宇宙最难以捉摸的粒子称重

    KATRIN光谱仪内的真空室。图片来源:MICHAEL ZACHER银色的真空室看上去像一艘齐柏林飞艇。不锈钢面板之间的焊接线依稀带有装饰派艺术风格,看上去曾经充满未来感,如今却已过时。虽然只有“兴登堡号”飞船的1/10...

    CICC科普栏目|一个常在量子世界被违反的不等式
    CICC科普栏目|一个常在量子世界被违反的不等式

    本文来源:原理我们能凭直觉来了解和判断世间万物如何运作,在日常生活中运用这种直觉往往效果良好,可是它却并非完全符合现实。我们对物体的认知存在一个基本假设,就是它们是客观真实的。例如,当早上离开家门时,你会默认家里的房子会一直处在你离家时的地方。

    一个常在量子世界被违反的不等式
    一个常在量子世界被违反的不等式

    我们能凭直觉来了解和判断世间万物如何运作,在日常生活中运用这种直觉往往效果良好,可是它却并非完全符合现实。我们对物体的认知存在一个基本假设,就是它们是客观真实的。例如,当早上离开家门时,你会默认家里的房子会一直处在你离家时的地方。

    高大上!高温超导、中微子物理、量子反常霍尔效应
    高大上!高温超导、中微子物理、量子反常霍尔效应

    习近平总书记指出:多复变函数论、陆相成油理论、人工合成牛胰岛素等成就,高温超导、中微子物理、量子反常霍尔效应、纳米科技、干细胞研究、肿瘤早期诊断标志物、人类基因组测序等基础科学突破,两弹一星、超级杂交水稻、汉字激光照排、高性能计算机、三峡工...

    看太阳如何文火炖地球?兼谈聚焦热中微子内炙地核
    看太阳如何文火炖地球?兼谈聚焦热中微子内炙地核

    地球上的阳光雨露滋润了人类的繁衍生息,同享太阳恩典的大自然其他物种也生机勃勃。这都得益于地球的温暖气候适合生命存在,如果到处都冻得比南北极还冷,地球将是一片死寂。太阳无疑是终极能量的提供方,那么地球是如何吸收太阳的能量,或者说太阳是如何“慢炖”或“叉烧”我们这个蓝色的星球呢?

    首颗微重力科学实验卫星将进行19项科学实验
    首颗微重力科学实验卫星将进行19项科学实验

    4月6日,搭载实践十号卫星的长征二号丁运载火箭升空。 新华社记者 金立旺摄 实践十号卫星在轨模拟图 实践十号卫星实拍 中国科学院供图 4月6日凌晨1时38分,我国首颗微重力科学实验卫星——实践十号返回式科学实验卫星(简称“实践十号卫星”)发射升空。

    也许暗物质就在眼皮底下,而我们却视而不见
    也许暗物质就在眼皮底下,而我们却视而不见

    NASA / ESA标准模型预测的所有粒子都已经被直接探测到。在标准模型中,存在着六种夸克和反夸克、三种带电轻子(电子、μ子、τ子)及与它们相对应的中微子、六种反轻子、八种胶子、三种重矢量玻色子、光子和希格斯玻色子。

    高中物理实验总结,详细的不要不要的!
    高中物理实验总结,详细的不要不要的!

    物理实验不太好的要来看看了!1.长度的测量会使用游标卡尺和螺旋测微器,掌握它测量长度的原理和方法.2.研究匀变速直线运动打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后(每隔5个间隔点)取一个计数点A、B、C、D …。

    天舟一号发射进入倒计时,将与天宫二号对接
    天舟一号发射进入倒计时,将与天宫二号对接

    出品:科学大院(ID:kexuedayuan)作者:中国科学院上海光机所、中国科学院物理研究所监制:中国科学院计算机网络信息中心 中国科普博览“天舟一号”货运飞船将于4月中下旬在文昌航天发射场发射,并开展货物运输补给、推进剂在轨补加、自主快速交会对接等多项关键技术试验。

    相关标签
    Copyright © 2015 Wanhuajing.com, All Rights Reserved 万花镜 版权所有
    京ICP备14059027号 值班QQ:3012642954 邮箱:wanhuajingnews@qq.com