Experimento de neutrinos del 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 neutrinos , en particular sus oscilaciones . 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 situada 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 un radio 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 por tubos fotomultiplicadores y blindaje. ^[1]

Se está desarrollando un seguimiento mucho mayor: 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 del reactor. La primera piedra 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

\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 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 investigar la violación de la CP entre los 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 ligero estéril, lo que ha resultado en exclusiones de algunas regiones de masa inexploradas anteriormente. ^[10]

En la conferencia de física Moriond 2015 se presentó una nueva mejor opción 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 }\veces 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 en masa normal o , para el ordenamiento en masa invertido. ^[12] La colaboración de Daya Bay sugiere: "Lo informado probablemente seguirá siendo la medición más precisa en el futuro previsible y será crucial para la investigación de la jerarquía de masas 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 de Daya Bay midió el espectro de energía de los antineutrinos y descubrió que los antineutrinos con una energía de alrededor de 5 MeV están en exceso en relación con las expectativas teóricas. Este inesperado desacuerdo entre la observación y las predicciones sugirió que el modelo estándar de física de partículas necesita mejoras. ^[13]

Ver también

enlaces externos

"Página de inicio de Daya Bay".
"Capturando neutrinos en China". Revista Simetría . Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007 . Consultado el 15 de noviembre de 2006 .
"Experimento de neutrinos del reactor Daya Bay θ13 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

Referencias

^ Colaboración con 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 la investigación en física A. 685 (1): 78–97. arXiv : 1202.6181 . Código Bib : 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.
^ "Innovador en JUNO". Interacciones NewsWire . 10 de enero de 2015 . Consultado el 12 de enero de 2015 .
^ Colaboración de Daya Bay (2012). "Observación de la desaparición de antineutrinos de electrones en Daya Bay". Cartas de revisión física . 108 (17): 171803. arXiv : 1203.1669 . Código Bib : 2012PhRvL.108q1803A. doi : 10.1103/PhysRevLett.108.171803. PMID 22680853. S2CID 16580300.
^ Adrian Cho (8 de marzo de 2012). "Físicos de China logran una medición clave de neutrinos". Ciencia ahora.
^ Eugenie Samuel Reich (8 de marzo de 2012). "Oscilaciones de neutrinos medidas con precisión récord". Naturaleza . doi :10.1038/naturaleza.2012.10202.
^ "Anuncio de los primeros resultados de Daya Bay: descubrimiento de un nuevo tipo de transformación de neutrinos" (Presione soltar). Universidad de California, Berkeley . 8 de marzo de 2012.
^ Colaboración Daya Bay (10 de febrero de 2014). "Medición espectral de la amplitud y frecuencia de la oscilación del antineutrino electrónico en Daya Bay". Cartas de revisión física . 112 (6): 061801. arXiv : 1310.6732 . Código bibliográfico : 2014PhRvL.112f1801A. doi : 10.1103/PhysRevLett.112.061801. PMID 24580686. S2CID 7332532.
^ Colaboración Daya Bay (3 de octubre de 2014). "Medición independiente del ángulo de mezcla de neutrinos θ13 mediante captura de neutrones en hidrógeno en Daya Bay". Física. Rev. D. 90 (7): 071101. arXiv : 1406.6468 . Código Bib : 2014PhRvD..90g1101A. doi : 10.1103/PhysRevD.90.071101. S2CID 14698730.
^ Colaboración Daya Bay (1 de octubre de 2014). "Búsqueda de un neutrino ligero y estéril en Daya Bay". Física. Rev. Lett . 113 (14): 141802. arXiv : 1407.7259 . Código bibliográfico : 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 del reactor de Daya Bay". arXiv : 1505.03641 [hep-ex].
^ FP An et al. (Colaboración Daya Bay) (2023). "Medición de precisión de la oscilación de antineutrinos del reactor en líneas de base a escala kilométrica por Daya Bay". Cartas de revisión física . 130 : 161802. arXiv : 2211.14988 . doi : 10.1103/PhysRevLett.130.161802.
^ 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.