《大亞灣反應堆中微子實驗分散式時間標記的改進研究》是依託清華大學，由龔光華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大亞灣反應堆中微子實驗分散式時間標記的改進研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：龔光華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大亞灣反應堆中微子實驗的目的是將中微子振盪混合角參數Theta13測量到1％的精度，這對理解反物質消失和新物理現象都有重要意義。.本研究項目在保持該實驗現有的時鐘和頻率分布系統結構設計的前提下，借鑑精密網路時間同步PTP協定的時間戳同步方法，對光纖信號的傳播延時進行線上監測和實時校正，並通過基準頻率和反饋頻率的相位差測量提高光纖延遲的測量精度，使分散式時標達到納秒級精度，滿足大亞灣反應堆中微子實驗的需求。該方法易於實施，靈活度高，並能提供額外的數據和控制鏈路，將時鐘頻率廣播系統和測控系統融合起來，為整個實驗提供一個全局同步控制機制。
結題摘要
本研究項目利用網路時間同步技術的原理，改進大亞灣反應堆中微子實驗的時間和頻率傳輸系統的設計，實現多個試驗廳之間亞納秒的同步精度，以支持對超新星爆發等新物理現象的研究。按照申請書的研究計畫，項目順利完成了研究計畫要點：利用可程式器件和硬體描述語言，實現了基於時間戳的網路定時同步協定，消除了軟體方法的延遲和不確定性；利用相位回饋和相位檢測，實現對光纖鏈路延遲的精密測量。項目最終實現了主從節點間約200ps的同步精度，節點時鐘抖動好於1ps，能夠自動適應不同光纖長度，並能自動測量和補償光纖延遲的變化，達到申請書提出的指標要求。 大亞灣反應堆中微子實驗在2012年取得了重大實驗成果，為了積累數據提高統計率，實驗一直處於連續物理運行模式，無法為全局關鍵的時鐘系統提供升級時間視窗，因此項目的研究成果尚未在實驗現場部署運行。 項目研究過程中和國際開展類似相關研究的機構建立合作關係，在頻率廣播和相位測量等關鍵環節進行技術路線的完善改進，並面向新一代宇宙線觀測和中微子實驗的需求，開展大規模節點同步、數據時鐘網路融合、溫度效應的測量及補償等研究內容，實現多節點多拓撲結構複雜網路的百皮秒同步，為數據傳輸和控制提供900Mbps的網路傳輸頻寬，並能在50度的溫度變化範圍內維持50ps的同步精度。這些研究工作提升了項目水平，有望在高海拔宇宙線觀測及中微子觀測實驗中進一步推廣本項目的研究成果。
