粒子物理規(guī)劃及未來的中微子實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)教案_第1頁
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文檔簡介

1、粒子物理粒子物理(wl)規(guī)劃及未來的中微子實(shí)驗(yàn)規(guī)劃及未來的中微子實(shí)驗(yàn)第一頁,共29頁。Standard Model: HiggsHigh energy acceleratorsBeyond Standard Model ? SUSY, Extra-dimensions.Compositeness, Neutrino properties: mass, oscillation, magnetic moment ? Majorana ?Cosmology related problems: antimatter(CP) ?Dark matter ?Relic-neutrinos,Monopoles

2、 ? Axions ? Details of SM (EW & QCD) : precision test, Confinement, Glueballs ? spectroscopy of particlesHigh intensity acceleratorsUnderground experimentsSurface experimentsSpaceexperiments第1頁/共29頁第二頁,共29頁。High energy acceleratorsHigh intensity acceleratorsUnderground experimentsSurface experim

3、entsSpaceexperimentsTevetran:D0CDFLHCATLASCMSILCFlavor phys.:BELLE(II) - bDAFNE sLHCbPANDA High den. phys:ALICEJ-PARCn n osc.:T2KMinosProject-Xn n osc. : SuperK KamLANDbb bb decay: EXO Cuore GerdaDark matter: Xmass Xenon COUPPn AstronomyMonopoleProton decayCosmic-raysHESSMAGICAUGERCTAn mass Katrinn

4、n mag. Mom. TEXONOGrav. WaveRelic n nAxions, Anti-matter/ dark matter: PAMELAFERMIAMSATICAsrtophysics: IntegralHubbleWMAPPlanckParticipate:ATLAS, CMSFlavor phys.:BESIII - cn n osc. :Daya BayCosmic-rays Yang-Ba-JinAsrtophysics:HXMT第2頁/共29頁第三頁,共29頁。第3頁/共29頁第四頁,共29頁。每個(gè)新項(xiàng)目必須回答每個(gè)新項(xiàng)目必須回答(hud)以下問題:以下問題:1)為

5、什么(與其它可能的項(xiàng)目比較:科學(xué)目標(biāo)、經(jīng)費(fèi)。)為什么(與其它可能的項(xiàng)目比較:科學(xué)目標(biāo)、經(jīng)費(fèi)。)2)怎么做(概念設(shè)計(jì)、國際競爭力、科學(xué)意義、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、進(jìn)度、風(fēng))怎么做(概念設(shè)計(jì)、國際競爭力、科學(xué)意義、經(jīng)費(fèi)、技術(shù)、進(jìn)度、風(fēng) 險(xiǎn)。)險(xiǎn)。)3)R&D(問題、技術(shù)、方案、計(jì)劃。)(問題、技術(shù)、方案、計(jì)劃。)第4頁/共29頁第五頁,共29頁。Atmospheric Solar Majorana phase CP phase & q q13Unknowns in neutrino oscillation: q q13 , mass hierarchy, CP phase d d + Maj

6、orana phase 第5頁/共29頁第六頁,共29頁。n n1n n2n n3q q12太陽中微子振蕩太陽中微子振蕩q q23大氣中微子振蕩大氣中微子振蕩q q13 ?mi ?為什么反應(yīng)堆中微子:為什么反應(yīng)堆中微子:1)加速器中微子實(shí)驗(yàn):造價(jià)昂貴)加速器中微子實(shí)驗(yàn):造價(jià)昂貴 (探測器(探測器+加速器)加速器) 2)雙)雙實(shí)驗(yàn):造價(jià)昂貴,技術(shù)困難,風(fēng)險(xiǎn)巨大實(shí)驗(yàn):造價(jià)昂貴,技術(shù)困難,風(fēng)險(xiǎn)巨大3)中微子絕對(duì)質(zhì)量測量:造價(jià)昂貴,技術(shù)困難)中微子絕對(duì)質(zhì)量測量:造價(jià)昂貴,技術(shù)困難4)反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn):意義重大、風(fēng)險(xiǎn)小、條件)反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn):意義重大、風(fēng)險(xiǎn)小、條件(tiojin)優(yōu)越、造價(jià)低、技優(yōu)越、

7、造價(jià)低、技術(shù)可行術(shù)可行測量磁矩:可能的未來,科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)大測量磁矩:可能的未來,科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)大精確測量混合參數(shù):大亞灣、大亞灣二期精確測量混合參數(shù):大亞灣、大亞灣二期第6頁/共29頁第七頁,共29頁。第7頁/共29頁第八頁,共29頁。But even more important 第8頁/共29頁第九頁,共29頁。next gen. bb bb exp.第9頁/共29頁第十頁,共29頁。S.T. Petcov et al., PLB533(2002)94S.Choubey et al., PRD68(2003)113006J. Learned, PRD 78(2008)071302 第10頁/共29頁

8、第十一頁,共29頁。12L/E spectrum第11頁/共29頁第十二頁,共29頁。13L. Zhan et al., PRD78:111103,2008第12頁/共29頁第十三頁,共29頁。2008-07-1714L. Zhan et al., PRD78:111103,2008Baseline: 46-72 kmSin2(2q q13): 0.005-0.05Others from global fitTwo clusters of RL and PV values show the sensitivity of mass hierarchy determination第13頁/共29頁

9、第十四頁,共29頁。L. Zhan, et. al., Phys.Rev.D79:073007,2009Unfortunately, D DM221 / D DM223 3% 第14頁/共29頁第十五頁,共29頁。 第15頁/共29頁第十六頁,共29頁。LVD+MACRO+KamLAND+SuperK第16頁/共29頁第十七頁,共29頁。If we can spend (0.1-0.5)B$ for each B/C/superB factories to understand UCKM ( 1-2 elements for each factory), why not a super-rea

10、ctor neutrino experiment( 3 elements) to understand UPMNS ? Current BESIII Vub25%5%Vcd7%1%Vcs16%1%Vcb5%3%Vtd36%5%Vts39%5%Current Daya Bay II D Dm2125% 1% D Dm22312% 1%sin2q q1210% 1%Sin2q q2320%-sin2q q13 -第17頁/共29頁第十八頁,共29頁。T(n ne) = 3.5 MeV, = 11 MeVT(n ne) = 5 MeV, = 16 MeVT(n nx) = 8 MeV, = 25 M

11、eV SuperK can not see these correlated events第18頁/共29頁第十九頁,共29頁。第19頁/共29頁第二十頁,共29頁。Already seen by KamLAND第20頁/共29頁第二十一頁,共29頁。3 years KamLAND第21頁/共29頁第二十二頁,共29頁。第22頁/共29頁第二十三頁,共29頁。據(jù)大亞灣據(jù)大亞灣/海豐海豐60公里公里(n l)熱功率熱功率 40 GW第23頁/共29頁第二十四頁,共29頁。R&D program: 3 yearsUseful for many future projectsSupport

12、already from IHEPNow: 1kt250 p.e./MeV第24頁/共29頁第二十五頁,共29頁。南京大學(xué)南京大學(xué)(nn jn d xu) 高能所高能所Linear- Alkyl- Benzene (C6H5 -R) 第25頁/共29頁第二十六頁,共29頁。1)采用透射式光電陰極與反射式光電陰極相結(jié)合 = 提高光陰極的有效面積 =提高量子(lingz)效率:2)采用微通道板作為電子倍增 = 不阻擋光電子 =提高收集效率新型光電倍增新型光電倍增(bi zn)管的設(shè)計(jì)管的設(shè)計(jì):提高光量子效率提高光量子效率QE:Top: 20%Bottom:80%*(20-40)%Total:(36-52)%Collection eff.:60%Total:(22-31)%普通普通(ptng) PMT: 20%*0.6=12%Hammamatzu 的的 SBA/UBA 光陰極可以得到光陰極可以得到40% 光量子光量子效率效率; 已基本滿足要求已基本滿足要求第26頁/共29頁第二十七頁,共29頁。新型新型(x

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