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中微子發(fā)送到意大利Gran Sasso實(shí)驗(yàn)室
2010-06-22 |文章來源: | 瀏覽次數(shù):  |

route taaken by neutrinos thru the Earth's crust from cern to GSlab.jpg (29383 字節(jié)) 

  CNGS(CERN neutrinos to Gran Sasso),西歐中心中微子發(fā)送到Gran Sasso的研究項(xiàng)目旨在研究中微子振蕩(左圖)。該項(xiàng)目是考慮了日本神岡探測器所得到的以及其它實(shí)驗(yàn)支持的結(jié)果,即在大氣中觀測到的由宇宙線產(chǎn)生的中微子,與理論計(jì)算值相比,流量只有不足一半而開展的。

  這一“異常情況”的特點(diǎn)可由中微子振蕩的假說予以解釋,這就是說,一個特定的中微子類型在其從運(yùn)行到探測器的過程中轉(zhuǎn)變成另一種中微子類型(例如,μ子型轉(zhuǎn)為τ型中微子振蕩)。CNGS裝置利用加速器產(chǎn)生的中微子,直接探測這樣的中微子振蕩和確認(rèn)這一吸引人的假設(shè)。

  fig04_p-view inside one of the underground halls at Gran Sasso.jpg (86946 字節(jié))

  CERN SPS加速器產(chǎn)生的束流僅包括μ子型中微子。中微子很少與物質(zhì)發(fā)生相互作用,因此,這些粒子可以通過不受干擾的地下到達(dá)距CERN 730公里的意大利Gran Sasso國家實(shí)驗(yàn)室 。該實(shí)驗(yàn)室1987年成立后,國際合作組在此做過許多實(shí)驗(yàn),現(xiàn)正準(zhǔn)備安裝探測CERN 和LNGS之間的μ子-中微子產(chǎn)生的稀有的τ中微子的探測器(右圖為Gran Sasso的地下大廳)。

  cngs underground structures at cern.jpg (118177 字節(jié))

  CNGS項(xiàng)目在CERN建造一個新的中微子束流設(shè)備,不包括在LNGS建造探測器的工作,該設(shè)備于2000年9月開始建造,預(yù)計(jì)2005年獲得第一個束流。 CNGS項(xiàng)目的目的是最大限度地利用CERN現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,向Gran Sasso實(shí)驗(yàn)室方向產(chǎn)生強(qiáng)中微子束流。為證實(shí)中微子振蕩存在,重要的是CERN產(chǎn)生的束流必須只包括一種類型的中微子,對CNGS項(xiàng)目來說,即υμ型的中微子。所產(chǎn)生的中微子的能量是這樣選擇的,即Gran Sasso實(shí)驗(yàn)室對中微子因振蕩轉(zhuǎn)變成υτ的探測進(jìn)行優(yōu)化?,F(xiàn)行計(jì)劃是提供υμ中微子,能量在5-30 GeV 。(左圖為在西歐中心的CNGS地下結(jié)構(gòu))

  

CNGS.jpg (132013 字節(jié))

  產(chǎn)生υμ中微子束流最普通的方法主要有6步:產(chǎn)生高能質(zhì)子;把這些質(zhì)子送到靶上;讓這些質(zhì)子與靶的原子核對撞,產(chǎn)生次級束流,部分包括p介子和K介子;通過一個磁角系統(tǒng)將p介子和K介子引向?qū)嶒?yàn)(該情況是Gran Sasso方向);讓p介子和K介子在飛行時在真空隧道里衰變。多數(shù)情況下,衰變的結(jié)果是一個m子,一個υμ中微子。中微子的飛行方向非常接近母粒子p介子或K介子的飛行方向;將束流帶到一個抑制器,該抑制器吸收除中子和μ子之外的所有東西。中微子繼續(xù)向Gran Sasso方向前進(jìn),而其它的m子則被一公里內(nèi)的地球地殼完全吸收。所有產(chǎn)生中微子束流的部件都在隧道里和服務(wù)走廊里。 

  CERN現(xiàn)有的全部質(zhì)子加速器都涉及產(chǎn)生CNGS束流:直線加速器LIL給增強(qiáng)器PSB提供50 MeV的質(zhì)子,增強(qiáng)器PSB將質(zhì)子加速到1.4 GeV,然后傳輸?shù)劫|(zhì)子同步加速器PS。在質(zhì)子同步加速器里,質(zhì)子的能量達(dá)到14 GeV,然后被引出并傳輸?shù)匠壻|(zhì)子同步加速器SPS。 項(xiàng)目總的經(jīng)費(fèi)為7100萬瑞士法郎。由于CERN經(jīng)費(fèi)緊缺,該項(xiàng)目所需經(jīng)費(fèi)由幾個成員國提供,其中意大利提供4860萬瑞士法郎,其余由比利時、法國、德國、西班牙和瑞士提供。 

  

 ?。ǜ吣芩蒲刑幹谱?侯儒成編譯)


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