Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay

Coordenadas : 22.5953 ° N 114.5431 ° E22 ° 35′43 ″ N 114 ° 32′35 ″ E /  / 22.5953; 114.5431

Uno de los detectores de Daya Bay.

El experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay es un proyecto multinacional de física de partículas con sede en China que estudia los neutrinos . La colaboración multinacional incluye investigadores de China, Chile, Estados Unidos, Taiwán (República de China), Rusia y República Checa. La parte estadounidense del proyecto está financiada por la Oficina de Física de Altas Energías del Departamento de Energía de EE. UU .

Está situado en la bahía de Daya , aproximadamente a 52 kilómetros al noreste de Hong Kong y a 45 kilómetros al este de Shenzhen . Hay un proyecto afiliado en el Laboratorio Subterráneo del Túnel de Aberdeen en Hong Kong. El laboratorio de Aberdeen mide los neutrones producidos por los muones cósmicos que pueden afectar el Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay.

El experimento consta de ocho detectores de antineutrinos , agrupados en tres ubicaciones dentro de 1,9 km (1,2 millas) de seis reactores nucleares. Cada detector consta de 20 toneladas de centelleador líquido ( alquilbenceno lineal dopado con gadolinio ) rodeado de tubos fotomultiplicadores y blindaje. ^[1]

Se está desarrollando un seguimiento mucho mayor en la forma del Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO) en Kaiping , ^[2] que utilizará una esfera acrílica llena con 20.000 toneladas de centelleador líquido para detectar antineutrinos del reactor. La palada inicial comenzó el 10 de enero de 2015 y se espera que esté operativa en 2020. ^[3]

Oscilaciones de neutrinos

El experimento estudia las oscilaciones de neutrinos y está diseñado para medir el ángulo de mezcla θ ₁₃ utilizando antineutrinos producidos por los reactores de la central nuclear de Daya Bay y la central nuclear de Ling Ao . Los científicos también están interesados ​​en saber si los neutrinos violan la conservación de la paridad de carga .

El 8 de marzo de 2012, la colaboración de Daya Bay anunció ^{[4] [5] [6]} un descubrimiento de 5.2σ de θ ₁₃ ≠ 0, con

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.092\pm 0.016\,\mathrm {(stat)} \pm 0.005\,\mathrm {(syst)} .}$

Este resultado significativo representa un nuevo tipo de oscilación y es sorprendentemente grande. ^[7] Es consistente con los resultados anteriores, menos significativos, de T2K , MINOS y Double Chooz . Con θ ₁₃ tan grande, NOνA tiene aproximadamente un 50% de probabilidad de ser sensible a la jerarquía de masas de neutrinos. Los experimentos también pueden probar la violación de CP entre neutrinos.

La colaboración produjo un análisis actualizado de sus resultados en 2014, ^[8] que utilizó el espectro de energía para mejorar los límites en el ángulo de mezcla:

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.090_{-0.009}^{+0.008}}$

También se publicó una medición independiente utilizando eventos de neutrones capturados en hidrógeno: ^[9]

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.083\pm 0.018}$.

Daya Bay ha utilizado sus datos para buscar señales de un neutrino estéril ligero, lo que ha resultado en exclusiones de algunas regiones de masa inexploradas anteriormente. ^[10]

En la conferencia de física de Moriond 2015 se presentó un nuevo mejor ajuste para mezclar el ángulo y la diferencia de masa: ^[11]

${\displaystyle \sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.084\pm 0.005,\qquad |\Delta m_{ee}^{2}|=2.44_{-0.11}^{+0.10}\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}}$

Espectro de antineutrinos

Daya Bay Collaboration midió el espectro de energía anti-neutrinos y encontró que los anti-neutrinos a una energía de alrededor de 5 MeV están en exceso en relación con las expectativas teóricas. Este desacuerdo inesperado entre la observación y las predicciones sugirió que el modelo estándar de física de partículas necesita mejoras. ^[12]

Ver también

• Neutrino
• Neutrino estéril
• Interacción débil

Enlaces externos

• "Página de inicio de Daya Bay" .
• "Captura de neutrinos en China" . Revista Symmetry . Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007 . Consultado el 15 de noviembre de 2006 .
• " Experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay θ 13 y experimento de neutrones inducidos por muones de rayos cósmicos de Aberdeen" . Departamento de Física. La Universidad China de Hong Kong. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2007 . Consultado el 27 de abril de 2007 .

Colaboradores

• Universidad Normal de Beijing
• Laboratorio Nacional Brookhaven
• Universidad Católica de Chile
• Instituto de Tecnología de California
• Universidad Charles
• Universidad Tecnológica de Chengdu
• China Grupo de energía nuclear de Guangdong
• Instituto de Energía Atómica de China
• Academia china de ciencias
• Universidad China de Hong Kong
• Colegio de William y Mary
• Instituto de Tecnología de Dongguan
• Instituto de Tecnología de Illinois
• Instituto de Física de Altas Energías
• Universidad del Estado de Iowa
• Instituto Conjunto de Investigaciones Nucleares
• Instituto Kurchatov
• Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Universidad de California en Berkeley
• Universidad de Nanjing
• Universidad de Nankai
• Universidad Nacional Chiao Tung
• Universidad Nacional de Taiwán
• Universidad Nacional Unida
• Universidad de Princeton
• Instituto Politécnico Rensselaer
• Universidad de Shandong
• Universidad Jiao Tong de Shanghai
• Universidad de Shenzhen
• Siena College
• Universidad Sun Yat-Sen (Zhongshan)
• Universidad de Temple
• Universidad de Tsinghua
• Universidad de California en Irvine
• Universidad de California en Los Ángeles
• Universidad de Hong Kong
• Universidad de Houston
• Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
• Universidad de Ciencia y Tecnología de China
• Universidad de Wisconsin
• Universidad de Yale
• Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia

Referencias

1. Colaboración de Daya Bay (22 de mayo de 2012). "Una comparación lado a lado de los detectores de antineutrinos de Daya Bay" . Instrumentos y métodos nucleares en Física Investigación Una . 685 (1): 78–97. arXiv : 1202.6181 . Código Bibliográfico : 2012NIMPA.685 ... 78A . doi : 10.1016 / j.nima.2012.05.030 . S2CID 7471018 . 
2. Li, Xiaonan (agosto de 2013). Daya Bay II: Observatorio subterráneo de neutrinos de Jiangmen (JUNO) (PDF) . Ventanas al Universo .
3. "Innovación en JUNO" . Interacciones NewsWire . 10 de enero de 2015 . Consultado el 12 de enero de 2015 .
4. Colaboración de Daya Bay (2012). "Observación de la desaparición de electrones-antineutrinos en Daya Bay" . Cartas de revisión física . 108 (17): 171803. arXiv : 1203.1669 . Código bibliográfico : 2012PhRvL.108q1803A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.171803 . PMID 22680853 . S2CID 16580300 .  
5. Adrian Cho (8 de marzo de 2012). "Físicos en China clavan una medición clave de neutrinos" . ScienceNow.
6. Eugenie Samuel Reich (8 de marzo de 2012). "Oscilaciones de neutrinos medidas con precisión récord" . Naturaleza . doi : 10.1038 / nature.2012.10202 .
7. "Anuncio de los primeros resultados de Daya Bay: descubrimiento de un nuevo tipo de transformación de neutrinos" (Comunicado de prensa). Universidad de California, Berkeley . 8 de marzo de 2012.
8. Colaboración de Daya Bay (10 de febrero de 2014). "Medición espectral de la amplitud y frecuencia de la oscilación del antineutrino electrónico en la bahía de Daya" . Cartas de revisión física . 112 (6): 061801. arXiv : 1310.6732 . Código Bibliográfico : 2014PhRvL.112f1801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.112.061801 . PMID 24580686 . S2CID 7332532 .  
9. Colaboración de Daya Bay (3 de octubre de 2014). "Medición independiente del ángulo de mezcla de neutrinos θ 13 mediante captura de neutrones en hidrógeno en la bahía de Daya" . Phys. Rev. D . 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Código Bibliográfico : 2014PhRvD..90g1101A . doi : 10.1103 / PhysRevD.90.071101 . S2CID 14698730 . 
10. Colaboración de Daya Bay (1 de octubre de 2014). "Búsqueda de un neutrino estéril ligero en Daya Bay" . Phys. Rev. Lett . 113 (14): 141802. arXiv : 1407.7259 . Código Bibliográfico : 2014PhRvL.113n1802A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.113.141802 . PMID 25325631 . S2CID 10500157 .  
11. Bei-Zhen Hu; et al. (14 de mayo de 2015). "Resultados recientes del experimento de neutrinos del reactor de Daya Bay". arXiv : 1505,03641 [ hep-ex ].
12. An, FP; et al. (Colaboración Daya Bay) (12 de febrero de 2016). "Medición del flujo y espectro de antineutrinos del reactor en Daya Bay". Cartas de revisión física . 116 (6): 061801. arXiv : 1607.05378 . Código bibliográfico : 2016PhRvL.116f1801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.116.061801 . PMID 26918980 . S2CID 8567768 .