在大亚湾实验上利用中子被氢俘获的反电子中微子事例精确测量中微子振荡参数

发布时间：2022-02-20 11:29

　　大亚湾反应堆中微子实验通过反β衰变（Inverse Beta Deacy,简称IBD）ve+p → e++n进行中微子探测。本论文基于大亚湾1230天的实验数据,在远点和近点探测器分别观测到总计大约0.4M和1.6M的中子在氢上俘获（neutron capture on Hydrogen,简称nH）的反β衰变事例。在三代中微子振荡模型下,通过近远点事例率加谱形的分析得到中微子振荡参数的最佳拟合值sin2θ13 = 0.075-0.0065+0.0069,△m322= 2.65-0.17+0.17× 10-3eV2。该结果在 1σ的误差范围内与大亚湾实验中采用中子在钆上俘获（neutron capture on Gadolinium,简称nGd）的反β衰变事例样本结果一致。 

【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 中微子物理简介
        1.1.1 中微子简史
        1.1.2 标准模型里的中微子
        1.1.3 中微子与物质相互作用
    1.2 中微子振荡理论
        1.2.1 真空中的中微子振荡
        1.2.2 中微子振荡的物质效应
    1.3 中微子振荡实验
        1.3.1 太阳中微子实验
        1.3.2 大气中微子实验
        1.3.3 加速器中微子实验
        1.3.4 反应堆中微子实验
    1.4 中微子研究的展望
        1.4.1 中微子质量及质量等级
        1.4.2 中微子是Majorana粒子还是Dirac粒子
        1.4.3 中微子的磁矩
        1.4.4 CP相角
        1.4.5 是否存在惰性中微子
    1.5 论文结构
第二章 大亚湾反应堆中微子实验
    2.1 大亚湾中微子实验的物理目标及意义
    2.2 大亚湾中微子实验的总体布局
    2.3 大亚湾实验探测器系统
        2.3.1 中微子探测器
        2.3.2 反符合探测器系统
    2.4 探测原理
    2.5 振荡参数的测量
    2.6 基于中子在氢上俘获的振荡分析
第三章 nH IBD信号选择及其相关本底估计
    3.1 nH IBD信号选择
        3.1.1 数据样本
        3.1.2 nH IBD挑选条件
    3.2 本底估计
        3.2.1 偶然符合本底
        3.2.2 快中子本底
        3.2.3 ~(241)Am~(13)C刻度源本底
        3.2.4 ~9Li/~8He本底
    3.3 信号与本底小结
第四章 nH分析能量响应模型
    4.1 从中微子能量到快信号重建能量转换的物理过程
        4.1.1 中微子的IBD反应的模拟
        4.1.2 正电子动能的沉积过程
        4.1.3 沉积能量到可见能量
        4.1.4 电子学非线性
        4.1.5 能量非均匀性
        4.1.6 能量分辨率
    4.2 nH分析能量响应模型的建立
        4.2.1 nH分析能量响应模型的建立
        4.2.2 nH能量响应模型的应用
    4.3 能量响应模型的验证
        4.3.1 能量响应模型与nuwa全模拟的对比
        4.3.2 与nGd分析的能量响应模型对比
        4.3.3 nH能量响应模型的对比
        4.3.4 ~(12)B数据对能量响应模型的验证
    4.4 本章小结
第五章 探测器效率及其系统误差的估计
    5.1 反应堆相关的系统误差
        5.1.1 反应堆中微子能谱
        5.1.2 反应堆中微子能谱的误差
    5.2 探测器相关的系统误差
        5.2.1 探测效率的误差
        5.2.2 相对能标的误差
        5.2.3 能量非线性的误差
        5.2.4 IAV对能谱修正的误差
        5.2.5 能量非均匀性的误差
    5.3 小结
第六章 中微子振荡参数的χ~2拟合
    6.1 快信号能谱的预期
        6.1.1 反应堆基线长度
        6.1.2 中微子振荡表达式
    6.2 事例率与谱形分析
        6.2.1 χ~2构造
        6.2.2 nH事例率谱分析的系统误差
        6.2.3 χ~2拟合程序的验证
        6.2.4 拟合结果
        6.2.5 预期能谱与实验能谱的对比
        6.2.6 L_(eff)/E_v振荡分析图
        6.2.7 系统误差的分析
    6.3 总结和展望
附录A JUNO中惰性中微子敏感度的研究
    A.1 惰性中微子的提出
    A.2 惰性中微子的测量
    A.3 3+1中微子振荡
    A.4 JUNO中心探测器简介
    A.5 放射源的选择
    A.6 在JUNO上寻找惰性中微子
        A.6.1 放射源的中微子能谱预期
        A.6.2 反应堆本底估计
        A.6.3 惰性中微子敏感度曲线
        A.6.4 核废料代替纯净源的尝试
    A.7 小结
附录B DYB函数和CrystalBall函数
    B.1 CrystalBall函数
    B.2 DYB函数
参考文献
致谢
博士期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Improved measurement of the reactor antineutrino flux and spectrum at Daya Bay[J]. 安丰鹏,A.B.Balantekin,H.R.Band,M.Bishai,S.Blyth,曹德文,曹国富,曹俊,岑吴镕,陳日朗,常劲帆,張立楚,张昀,陈和生,陈泉佑,陈少敏,陈义学,陈羽,程佳樺,程捷,程雅苹,成兆侃,J.J.Cherwinka,朱明中,A.Chukanov,J.P.Cummings,J.de Arcos,邓子艳,丁雪峰,丁雅韵,M.V.Diwan,M.Dolgareva,J.Dove,D.A.Dwyer,W.R.Edwards,R.Gill,M.Gonchar,龚光华,宫辉,M.Grassi,顾文强,关梦云,郭磊,郭如盼,郭新恒,郭子溢,R.W.Hackenburg,韩然,S.Hans,何苗,K.M.Heeger,衡月昆,A.Higuera,Y.K.Hor,熊怡,胡貝禎,胡涛,胡维,黄恩泉,黄翰雄,黄性涛,P.Huber,霍文驹,G.Hussain,D.E.Jaffe,P.Jaffke,任國綸,S.Jetter,季向盼,季筱璐,焦健斌,R.A.Johnson,D.Jones,J.Joshi,康丽,S.H.Kettell,S.Kohn,M.Kramer,關健强,郭文伟,郭天能,T.J.Langford,K.Lau,L.Lebanowski,J.Lee,李曉菁,雷瑞庭,R.Leitner,李超,李登杰,李飞,李高嵩,李秋菊,黎山峰,S.C.Li,李卫东,李小男,李玉峰,李志兵,梁昊,林政儒,林贵林,林盛鑫,林士凱,林禹丞,凌家杰,J.M.Link,L.Littenberg,B.R.Littlejohn,刘大为,刘江来,刘金昌,C.W.Loh,陆昌国,路浩奇,陆稼书,陆锦标,吕志鹏,马秋梅,马晓妍,马续波,马宇倩,Y.Malyshkin,D.A.Martinez Caicedo,K.T.McDonald,R.D.McKeown,I.Mitchell,M.Mooney,Y.Nakajima,J.Napolitano,D.Naumov,E.Naumova,倪浩然,宁哲,J.P.Ochoa-Ricoux,A.Olshevskiy,潘孝儒,J.Park,S.Patton,V.Pec,彭仁杰,L.Pinsky,潘振声,齐法制,祁鸣,钱鑫,N.Raper,任杰,R.Rosero,B.Roskovec,阮锡超,H.Steiner,孙功星,孙吉良,唐炜,D.Taychenachev,K.TVeskov,K.V.Tsang,C.E.Tull,N.Viaux,B.Viren,V.Vorobei,王正祥,王萌,王乃彦,王瑞光,王为,王玺,王贻芳,王喆,王铮,王志民,魏瀚宇,温良剑,K.Whisnant,C.G.White,L.Whitehead,T.Wise,黄显诺,黄振辉,E.Worcester,吳珈豪,吴群,吴文杰,夏冬梅,夏经凯,邢志忠,徐建一,徐吉磊,徐晔,薛涛,杨长根,杨海波,杨雷,阳马生,杨梦婷,叶梅,Z.Ye,叶铭芳,杨炳麟,于泽源,曾珊,占亮,张超,张宏浩,张家文,张清民,张玄同,张一鸣,张一心,张玉美,张志坚,张智勇,张子平,赵洁,赵庆旺,赵豫斌,钟玮丽,周莉,N.Zhou,庄红林,邹佳恒.  Chinese Physics C. 2017(01)
[2]大亚湾与江门中微子实验[J]. 曹俊.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(10)



本文编号：3634952