经过119天测量,研究团队在排除所有背景干扰后,清晰探测到395±106个超额中微子信号探测器 。
马克斯·普朗克核物理研究所(MPIK)科学家使用仅3公斤(约合6.6磅)的探测器,成功捕捉到核反应堆释放的反中微子探测器 。该成果通过CONUS+实验实现,首次在反应堆源中观测到完全相干的相干弹性中微子-原子核散射(CEvNS)现象。
研究团队在新闻稿中指出:"CEvNS测量为粒子物理学标准模型(描述宇宙结构的现行理论)中的基本物理过程提供了独特认知探测器 。"
中微子不与原子组分发生散射
实验装置位于瑞士莱布施塔特核电站堆芯20.7米处,采用三个1公斤(2.2磅)锗半导体探测器识别CEvNS过程 —— 该过程中低能中微子与整个原子核发生相互作用探测器 。
新闻稿解释称:"此过程中,中微子不与探测器原子核内的单个组分散射,而是与整个原子核发生相干作用,这显著提升了观测微小核反冲现象的概率探测器 。"
该过程可类比为乒乓球撞击汽车:尽管汽车的反冲幅度微小,但足以被观测探测器 。本实验中,反应堆释放的反中微子在探测器锗原子核上发生了散射。
在2023-2024年间的119天观测期内,团队在扣除背景及干扰信号后,记录到395±106个超额中微子信号探测器 。探测器位置每秒每平方厘米接收超过10^13(十万亿)个反应堆释放的中微子。
新闻稿强调:"该数值在测量误差范围内与理论计算高度吻合探测器 。"
论文作者克里斯蒂安·巴克博士表示:"我们成功验证了CONUS+实验的灵敏度及其探测原子核反中微子散射的能力探测器 。"
中微子探测迈向小型化
中微子作为基本粒子与物质相互作用极弱,传统探测需依赖大型实验装置探测器 。CEvNS效应于1974年提出理论预测,2017年首次在粒子加速器实验中被观测。CONUS+成果则是在反应堆低能环境下对该效应的首次观测。
CEvNS技术具有广阔应用前景探测器 。巴克博士指出,未来可能开发小型移动式中微子探测器,用于监测反应堆热功率或同位素浓度。
本次测量还为检验粒子物理标准模型提供了数据支撑探测器 。作者表示,相较于其他实验,CONUS+测量对核物理参数的依赖性更低,提升了对标准模型之外新物理的探测灵敏度。
项目发起人曼弗雷德·林德纳教授总结道:"CONUS+采用的技术方法具有开创重大科学发现的卓越潜力,其突破性成果或将成为中微子研究新领域的起点探测器 。"
该实验装置已于2024年秋季配备性能更强的升级版探测器,旨在进一步提升测量精度探测器 。
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