《加速器中微子振盪實驗MOMENT的最佳化及其唯象學探究》是依託中山大學，由唐健擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：加速器中微子振盪實驗MOMENT的最佳化及其唯象學探究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：唐健
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
中微子振盪實驗已經提供令人信服的證據，表明中微子是有質量粒子。中微子振盪現象是超越粒子物理標準模型的新物理現象。但是，三代中微子混合必然引入輕子CP相角，此CP相角大小一直玄而未決。我國已經成立MOMENT(MuOn-decay MEdium baseline NeuTrino beam facility)合作組，正在推進低能加速器中微子實驗項目，有望通過muon子衰變產生正反中微子，利用多個振盪道探究測量輕子部分的CP破壞相角。加速器端的概念設計已經形成並發表，中微子近遠端探測器和實驗設計方案仍待進一步研發。本課題主要討論加速器中微子振盪實驗對輕子部分CP破壞相角發現的可能性，並以此最佳化實驗的基線和束流能標，選擇最佳的探測器類型滿足物理目標。同時，我們也對比中國MOMENT實驗與歐美日加速器中微子實驗實驗方案T2HK和LBNF，分析實驗預期結果並給出合理建議。
結題摘要
中微子振盪現象是超越粒子物理標準模型的新物理現象，輕子部分CP破壞(CPV)將有助於解釋宇宙的物質與反物質不對稱問題，是否存在CPV一直是加速器中微子實驗的研究目標。是否存在惰性中微子，中微子是否參與超越標準模型新相互作用(NSIs)等新物理亟待深究。我國提出MOMENT實驗計畫是基於繆子衰變的低能加速器中微子實驗，可用於發現CPV和新物理。加速器端的概念設計已經形成並發表,中微子近遠端探測器和物理靈敏度仍待進一步研究。我們模擬結果指出，MOMENT實驗的CP破壞靈敏度與正在運行的T2K和NOvA實驗互補，但是無法超過下一代加速器中微子實驗計畫T2HK和DUNE實驗。因此，我們最佳化MOMENT實驗的物理目標瞄準超越標準模型的NSIs和惰性中微子的尋找等。 首先，重/輕的惰性中微子分別引入三代中微子混合矩陣的間接/直接么正性破壞，我們對比未來的加速器中微子實驗(T2HK，DUNE和中微子工廠)的物理靈敏度，發現比MOMENT實驗中微子束流能量略高的低能中微子工廠具有獨特的優勢。MOMENT實驗需要升級至低能中微子工廠方能戰勝T2HK和DUNE。其次，我們研究適應於MOMENT實驗物理目標的探測器類型，對比完全閃爍體探測器(TASD)和摻鎵水基切倫科夫探測器(GdWC)等，補償MOMENT實驗中低能中微子較小的散射截面，最佳探測器是超大質量的GdWC探測器，滿足各種物理目標，我們重點關注超越標準模型的中微子新相互作用。MOMENT的基線較短，在束流和探測中的帶電流NSIs(CC-NSIs)比物質中的中型流NSIs(NC-NSIs)更加重要。我們通過研究CC-NSIs發現，MOMENT實驗的近端和遠端探測器結合使用將異常重要。最後，近期T2K和NOvA實驗數據分析結果存在衝突，部分物理學家認為這歸咎於中微子衰變，我們考慮了MOMENT實驗計畫對中微子衰變的限制，發現比T2K和NOvA實驗結果靈敏度更高。 本項目執行期間，共發表期刊論文3篇，多次主辦學術會議如LeptonPhoton2017和MOMENT工作組研討會等，多次受邀參加國內外學術會議如“國際加速器中微子研討會(NuFact)”等，並報告研究進展。本課題的研究有利地推動了我國加速器中微子實驗的長足進步。
