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编译服务: 重大科技基础设施领域知识集成服务平台 编译者: 魏韧 编译时间: 2020-9-14 点击量: 7

费米实验室加速器中微子-中子相互作用实验(ANNIE实验)已经发现了中微子,标志着中微子物理和探测器技术发展计划即将开始。国际ANNIE实验协作研究小组由德国、英国和美国研究小组组成,在过去两年致力于实验的设计与实施。

ANNIE实验列出了计划实现的“第一次”事件:(1)首个使用掺钆水有效标记中子的加速器实验;(2)首个使用新型光探测技术的实验,该技术可精确地追踪粒子,精度超过100万亿分之一秒。这种新型传感器被称为大面积皮秒光电探测器。它最初是为粒子物理学研究开发的,由美国能源部科学办公室提供资金支持。它们的发展激发了在医学、航空航天等各个领域的应用兴趣。科学家们希望以前所未有的精度追踪中微子事件,这将是中微子探测器技术的一大进步。

ANNIE实验还计划在两年内尝试其他新技术,包括在下一代实验中使用水基液体闪烁器和波长敏感光电探测器。对新技术的试验将影响未来中微子探测器的总体设计。

ANNIE实验最独特的地方在于,中子可以通过初始中微子相互作用而产生,也可以在氧核被撞击(在水中)的相互作用过程中产生,这个过程尚未完全揭晓。这些中子的速度变慢,在比初始相互作用(约80微秒)更长的时间内被水箱中的钆捕获,根据各种中微子相互作用的参数可以计算中子数量,与模型预测数据比较。目前,水的钆掺杂进程已经完成,ANNIE实验正在通过人工中子源调试灵敏度,希望不久后能在中微子相互作用的同时有效地探测中子。

ANNIE实验具有开创性的加速器中微子测量技术将有助于理解日本超级神冈探测器实验即将产生的数据,该实验计划于今年春季向水中加入钆。这个案例很好地体现了国际合作:超级神冈探测器在装钆之前所做的工作为费米实验室ANNIE实验提供了指导。

预计在未来两年内ANNIE实验探测器还将观测到数千个中微子,实验结果将帮助物理学家理解核反应在中微子相互作用中所起的作用——这一课题也是费米实验室主导的国际地下中微子实验研究的关键所在。

 

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