Experimento de neutrinos en el reactor de Daya Bay

22°35′43″N 114°32′35″E / 22.5953°N 114.5431°E / 22.5953; 114.5431

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 , en particular las oscilaciones de neutrinos . La colaboración multinacional incluye investigadores de China, Chile, Estados Unidos, Taiwán (República de China), Rusia y la República Checa. La parte estadounidense del proyecto está financiada por la Oficina de Física de Altas Energías del Departamento de Energía de Estados Unidos .

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 muones cósmicos que pueden afectar al experimento de neutrinos del reactor de la bahía de Daya.

El experimento consta de ocho detectores de antineutrinos , agrupados en tres lugares a 1,9 km (1,2 mi) 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 proyecto mucho más grande: el Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO) en Kaiping ^[2] , que utilizará una esfera acrílica llena de 20.000 toneladas de centelleador líquido para detectar antineutrinos en el reactor. Las obras comenzaron el 10 de enero de 2015 y se espera que entre en funcionamiento 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 Daya Bay anunció ^[4]^[5]^[6] un descubrimiento de 5,2σ de θ ₁₃ ≠ 0, con

\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0,092\pm 0,016\,\mathrm {(stat)} \pm 0,005\,\mathrm {(sist)} .

Este resultado significativo representa un nuevo tipo de oscilación y es sorprendentemente grande. ^[7] Es consistente con resultados anteriores, menos significativos, de T2K , MINOS y Double Chooz . Con θ ₁₃ tan grande, NOνA tiene alrededor de un 50% de probabilidad de ser sensible a la jerarquía de masas de neutrinos. Los experimentos también pueden ser capaces de investigar 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 del ángulo de mezcla:

\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]

\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 dado como resultado la exclusión de algunas regiones de masa previamente inexploradas. ^[10]

En la conferencia de física Moriond 2015 se presentó un nuevo ajuste óptimo para mezclar ángulos y diferencias de masa: ^[11]

\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}

El 21 de abril de 2023 (publicado), Daya Bay informa las siguientes mediciones de precisión:

$\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0,0851\pm 0,0024,\qquad \Delta m_{32}^{2}=(2,466\pm 0,060)\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}$ para el ordenamiento de masa normal o , para el ordenamiento de masa invertido. ^[12] La colaboración de Daya Bay sugiere que "lo informado probablemente seguirá siendo la medición más precisa de en el futuro previsible y será crucial para la investigación de la jerarquía de masa y la violación de CP en la oscilación de neutrinos". $\Delta m_{32}^{2}=-(2,571\pm 0,060)\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}$ $\sin ^{2}(2\ \theta _{13})$ $\theta_{13}$

Espectro de antineutrinos

La colaboración Daya Bay midió el espectro de energía de los antineutrinos y descubrió que los antineutrinos con una energía de alrededor de 5 MeV son excesivos en relación con las expectativas teóricas. Esta inesperada discrepancia entre la observación y las predicciones sugirió que el modelo estándar de física de partículas necesita mejoras. ^[13]

Véase también

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 en el reactor θ13 de Daya Bay y experimento de neutrones inducidos por muones de rayos cósmicos de Aberdeen". Departamento de Física. Universidad China de Hong Kong. Archivado desde el original el 2007-05-10 . Consultado el 2007-04-27 .

Colaboradores

Referencias

^ Colaboración Daya Bay (22 de mayo de 2012). "Una comparación lado a lado de los detectores de antineutrinos de Daya Bay". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A . 685 (1): 78–97. arXiv : 1202.6181 . Bibcode :2012NIMPA.685...78A. doi :10.1016/j.nima.2012.05.030. S2CID 7471018.
^ Li, Xiaonan (agosto de 2013). Daya Bay II: Observatorio subterráneo de neutrinos de Jiangmen (JUNO) (PDF) . Ventanas al universo.
^ "Inauguración de la nueva sede de JUNO". Interactions NewsWire . 10 de enero de 2015 . Consultado el 12 de enero de 2015 .
^ Daya Bay Collaboration (2012). "Observación de la desaparición de electrones y antineutrinos en Daya Bay". Physical Review Letters . 108 (17): 171803. arXiv : 1203.1669 . Bibcode :2012PhRvL.108q1803A. doi :10.1103/PhysRevLett.108.171803. PMID 22680853. S2CID 16580300.
^ Adrian Cho (8 de marzo de 2012). "Físicos en China logran una medición clave de neutrinos". ScienceNow.
^ Eugenie Samuel Reich (8 de marzo de 2012). «Oscilaciones de neutrinos medidas con precisión récord». Nature . doi :10.1038/nature.2012.10202.
^ "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.
^ Daya Bay Collaboration (10 de febrero de 2014). "Medición espectral de la amplitud y frecuencia de oscilación de antineutrinos electrónicos en Daya Bay". Physical Review Letters . 112 (6): 061801. arXiv : 1310.6732 . Bibcode :2014PhRvL.112f1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.112.061801. PMID 24580686. S2CID 7332532.
^ Daya Bay Collaboration (3 de octubre de 2014). "Medición independiente del ángulo de mezcla de neutrinos θ13 mediante captura de neutrones en hidrógeno en Daya Bay". Phys. Rev. D . 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Código Bibliográfico :2014PhRvD..90g1101A. doi :10.1103/PhysRevD.90.071101. S2CID 14698730.
^ Daya Bay Collaboration (1 de octubre de 2014). "Búsqueda de un neutrino estéril ligero en Daya Bay". Phys. Rev. Lett . 113 (14): 141802. arXiv : 1407.7259 . Bibcode :2014PhRvL.113n1802A. doi :10.1103/PhysRevLett.113.141802. PMID 25325631. S2CID 10500157.
^ Bei-Zhen Hu; et al. (14 de mayo de 2015). "Resultados recientes del experimento de neutrinos en el reactor de Daya Bay". arXiv : 1505.03641 [hep-ex].
^ F. P. An et al. (Daya Bay Collaboration) (2023). "Medición de precisión de la oscilación de antineutrinos del reactor en líneas base a escala kilométrica por Daya Bay". Physical Review Letters . 130 : 161802. arXiv : 2211.14988 . doi :10.1103/PhysRevLett.130.161802.
^ An, FP; et al. (Daya Bay Collaboration) (12 de febrero de 2016). "Medición del flujo y espectro de antineutrinos del reactor en Daya Bay". Physical Review Letters . 116 (6): 061801. arXiv : 1607.05378 . Bibcode :2016PhRvL.116f1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.116.061801. PMID 26918980. S2CID 8567768.