中微子混合角是什么？大亚湾实验为什么如此重要？

发布时间：2023-05-04 14:13:24 所属栏目：外闻来源：

导读：大亚湾实验首次测得了中微子第三个混合角θ₁₃的数值为8.8°±0.8°。今年4月21日，刊登于《物理评论快报》的最新论文更新了该值，提高了测量精度的θ₁₃的数值为8.5&d

大亚湾实验首次测得了中微子第三个混合角θ₁₃的数值为8.8°±0.8°。今年4月21日，刊登于《物理评论快报》的最新论文更新了该值，提高了测量精度的θ₁₃的数值为8.5°±0.1°。4月24日，大亚湾实验荣获2023年度欧洲物理学会高能与粒子物理奖。如何理解这一突破呢？

中微子是一种非常轻的、不带电的基本粒子，它只参与弱相互作用和引力相互作用。中微子有三种不同的“味”，分别是电子中微子、μ子中微子和τ中微子。这三种未的中微子可以通过弱相互作用与对应的轻子相互转化，比如反电子中微子与质子发生逆β衰变产生正电子和中子。

要理解中微子振荡的原理，我们需要知道两件事情：一是中微子有质量，二是中微子的伪本征态和质量本征态不完全相同。

根据狭义相对论，没有质量的粒子必须以光速运动。如果中微子没有质量，那么它们就不能改变自己的速度，也就不能发生振荡。但是实验观测表明，中微子确实有非零的质量，尽管它们非常小。目前还没有直接测量出中微子的绝对质量，但是可以通过分别观测它们之间的质量绝对值的平方差来推断它们的相对恒定不变的质量。

如果这两种本征态完全重合，那么就不存在中微子振荡。但是实际上，这两种本征态是由一个幺正矩阵U相联系的，这个矩阵被称为PMNS矩阵，它可以描述中微子的味和质量之间的转换关系。PMNS矩阵包含三个混合角θ₁₂、θ₁₃和θ₂₃以及一个CP破坏相位δ来参数化。

混合角是描述中微子振荡强度的重要物理量，它反映了不同味道的中微子之间的耦合程度。这些混合物是不能从理论上预测的，只能通过实验来测量。在三个混合角中，θ₁₂和θ₂₃早就测量出来，而θ₁₃是最难测量的一个，因为它对应的值非常小。但是θ₁₃对于探测CP破坏相角δ和确定中微子质量次序（即三种质量本征态之间的大小关系）具有重要意义，因此测量θ₁₃是一项极其重要又极具挑战性的任务。
大亚湾实验就是一个反应堆中微子实验，它利用广东省的核电站产生的电子反中微子，通过八个探测器分别布置在三个不同的距离上，测量电子反中微子的存活概率和消失概率，从而测量中微子混合角θ₁₃。大亚湾实验通过对比不同反射距离上太阳探测器实时观测检测到的电子环境中的中微子数目，以及它们的能谱分布，来拟合出θ₁₃的最佳值和误差范围。

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!