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日本散裂中子源的地震
热度 8 caojun 2015-8-7 00:25
在日本散裂中子源园区开会( J-Parc ,茨城县那珂郡东海村),每天一次地震,一次比一次厉害,今天 5.2 级,震中只有几公里远,房子摇晃得吱吱直响,吓得我心怦怦跳。不过日本人似乎司空见惯,毫不在意这点小震。据说日本手机会提前十四秒收到预警。十四秒不够找个安全地方躲起来,但足够从不安全的地方撤离,比如正站梯子上的话。 这里是日本加速器中微子实验 T2K 的大本营。T是指东海(Tokai),K指神冈(Kamioka),T2K意指中微子从东海打到神冈。 2011 年日本大地震,不仅震出了福岛核事故,也震坏了 T2K 的加速器,他们不得不用已有数据发表了 2.5 倍标准偏差的半吊子结果。一年后大亚湾中微子实验宣布发现出人意料大的新中微子振荡,震惊了粒子物理界。如果不是地震,即使 T2K 达不到 5 倍标准偏差的“发现”标准,也至少可以达到 3 倍标准偏差的 “ 证据 ” 标准,发现新中微子振荡的大部分功劳可能就会算在他们头上。 " target="_blank" target="_blank">http://blog.sciencenet.cn/blog-296183-550502.html] 地震带来的影响远不止此。对散裂中子源的科学研究用电,日本原有 50% 的折扣。震后日本五十多座核反应堆全部停运,没电!不仅折扣没了,还涨了价,因此,运行经费无法支持加速器的运行。今年下半年加速器的经费只够运行两个月! 对我来说又是一件好事: T2K 的新任发言人中家刚( Tsuyoshi Nakaya )得知我第一次来 J-Parc ,马上安排人带我参观正在停机检修的实验站! 日本散裂中子源与日本原子能研究机构 JAEA 在同一个院区,里面还有两个实验反应堆(已停运),因此安保很严格,大门就放了两道岗。门卫富有激情地指挥车通过,对每辆车都大声地说 “ 嗨 ” ,对每辆车都不厌其烦地把路障拖来拖去,明明看得见挂在胸前的通行证,也要用手举着示意才让过。 散裂中子源的强流质子加速器( 3GeV )也是为中微子束流提供质子( 30GeV )的主环的前端,更前端还有一个直线加速器,加速到 400 MeV 。由于园区小,质子转弯半径大,中微子束线采用了超导磁铁。把质子从主环踢到中微子束线后,打石墨靶产生派介子,然后用喇叭磁铁聚焦,再经过 100 米的衰变管道,让派介子衰变成中微子。离靶 280 米有一个近点探测器。探测中微子振荡效应的远点探测器在 295 公里外,就是大名鼎鼎的超级神冈探测器。 今天赶上的5.2级地震,近在呎尺。 J-Parc 行政大楼 束流线的超导磁铁电源 束流线值班室 各种束流监测器的电子学,在值班室角上 束流值班室平台上的 GPS 天线,一用三备。 离束流线 280 米远的近点探测器。检修期间外面的量能器(两个红色部分)打开了,能参观中间的各种探测器。我脑子一热,居然问中微子管线在哪里。中微子穿墙而来,不需要管道。 图中靠里是中微子束流正中心的 INGRID 探测器,纵横各七个。 偏离轴心 2.5 度的探测器,由闪烁体、时间漂移室 (TPC) 等组成,在束流中心的斜上方。 日本好多这种难看的小车。
个人分类: 我的物理|11112 次阅读|7 个评论
日本T2K实验观察到新的中微子转换现象
热度 6 caojun 2011-6-16 02:25
2011年6月15日,日本的T2K实验 发布新闻, 首次观察到了 中微子转换为电子中 微子的现象 。 1998年,日本的Super-Kamiokande(超级神冈)实验以确凿的证据,证实中微子存在振荡现象,即一种中微子在飞行途中会转换为另外类型的中微子。一般认为中微子有三种,分别是电子中微子, 中微子, 中微子。它们之间应该有三种振荡模式,由 三个混合角描述。 和 已分别由大气中微子振荡和太阳中微子振荡测得, 比它们小得多,还没有测到具体的数值,但是非常重要,决定了未来中微子实验的发展方向。除了T2K外,还有美国的Nova,法国的Double Chooz,韩国的RENO,以及中国的大亚湾实验准备测量它。 T2K实验有来自12个国家的500名研究人员参与。由位于日本东海县的加速器将质子加速到30GeV,打靶产生 中微子,并将束流对准295公里外,由5万吨纯水组成的超级神冈探测器。实验自2010年1月开始运行。今年3月日本大地震,加速器设施遭到破坏,被迫停止运行。在此期间,共探测到88个中微子事例,其中6个为电子中微子。由于束流中只有 中微子,观察到的电子中微子必然来自振荡。这是首次观察到 不为零的迹象。在6个电子中微子事例中,预期的本底事例为1.5个, 不为零的概率为99.3%,或者2.5个标准偏差, 略低于普遍接受的确认标准——3倍标准偏差。 由此确定的 的中心值约为0.1,90%的置信区间为0.03-0.28。这个结果比大家预期的要大很多。在此之前,法国的Chooz实验结果已经说明,在90%的置信度下, 。 如果T2K的结果是对的,那么中微子振荡中另外两个极为重要的参数,质量等级和电荷宇称破坏因子,将比较容易测量。T2K是加速器实验,振荡几率中有几个未知参数,因此不能干净地确定 的值,只能确定在一个范围内;其统计量还比较小,没有达到确定标准;另外,它观测到的6个电子中微子的位置分布也有点特殊,可能是正常涨落,也可能有问题。T2K计划今年底重新开始运行。 大亚湾中微子实验是这些实验中测量精度最高的,计划今年7月开始逐步投入运行,将测量 到0.01。
个人分类: 我的物理|13140 次阅读|13 个评论
新闻抄袭
caojun 2009-12-2 12:11
学术抄袭现在是个热门话题,虽然恶劣,实际上总量并不大,比如说,有万分之一的论文是抄的?相比而言,随着网络的普及,拙劣的新闻抄袭普遍得多。随便搜点中文信息,满眼都是一模一样、同质化的垃圾信息,都是互相转抄,连出处都不注。英文网页的同质化情况要好得多。 昨天我翻译了一篇新闻《 T2K近点探测器观测到中微子 》,原因就是第一个人抄错了,后面所有的中文新闻都跟着抄错了。11月28日新浪科技刊载了一则新闻《 日本超级神冈计划启动:5万吨超纯水寻中微子 》,是杨孝文译自泰晤士报的报道,看得我莫名其妙。查到了泰晤士报的原文,发现中文翻译倒是没问题,英文原文的作者是个菜鸟。在泰晤士报的网站上,这则新闻只有一个留言,翻译如下:MattMottram:我也许有点学究气,但是这篇新闻是误导的。超级神冈从90年代中后期就已经开始运行,探测来自宇宙线的中微子而不是来自束流的。这个新的实验实际上是来自东海(Tokai)的束流,在神岗被探测,它叫T2K。如果你打算写一篇关于物理实验的新闻,至少你得先把名字叫对!! 其实Matt还算客气的,不仅是误导,这篇新闻就是错的。文中根本就没有提到T2K,Tokai,近点探测器,只提到了超级神冈。而且杜撰说这台机器在24日首次成功发现中微子。超级神冈首先探测到中微子应该是1996年,而这次T2K启动,只是在近点探测器看到中微子,超级神冈还没有看到中微子。 当翻译也得要点判断力,不是所有英文新闻都是准确的。搜了一下中文网页,除了新浪科技的这篇报道外,还没有其它资料报道这一事件,而国外有不少科学网站报道。所以我就把T2K官方的新闻稿翻译了过来。刚才我又搜一下,新浪科技的报道终于被27家网站抄了,包括科学网。而其它的报道还是没有。
个人分类: 物理八卦|5366 次阅读|0 个评论
T2K近点探测器观测到中微子
caojun 2009-12-1 22:53
原文来源: http://www.kek.jp/intra-e/press/2009/J-PARCT2K2.html 名词解释(译者注): KEK :日本高能加速器研究机构,相当于我们的高能所。 J-PARC :日本质子加速器研究设施,位于日本东海,包括物质与生命应用(即散裂中子源)、中微子应用、核与粒子物理应用等三大设施。 K2K : KEK To Kamioka ,从 KEK 到神岗的长基线加速器中微子实验,是世界上第一个加速器中微子实验,第一次用人工中微子源验证了大气中微子振荡。 T2K : Tokai to Kamioka ,从东海 J-Parc 到神岗的长基线加速器中微子实验。 T2K 近点探测器观测到中微子 2009 年 11 月 24 日 KEK / T2K / J-PARC Center 日本领导的 T2K 中微子国际合作组的物理学家今天宣布,上周末他们观测到了来自新建的中微子束流线的第一个事例。该束流线位于日本东海市的 J-PARC 加速器实验室。来自 30 GeV 同步加速器主环的质子被送到一个碳靶上,碰撞产生带电粒子 p 介子。这些 p 介子穿过一个充满氦的容器,并在其中衰变,产生难以捉摸的粒子束流中微子。中微子然后飞行 200 米 ,穿过地层,来到一个精巧的、能够详细测量其能量、方向和种类的探测器系统。这个复杂探测器系统的数据还需要进一步分析,但是物理学家已经看到了至少三个中微子事例,数目与根据束流和探测器性能推算出的期望值相符。 KEK研究机构的 粒子与核物理研究所所长、 T2K 的缔造者西川公一郎( Koichiro Nishikawa )教授说, T2K 实验即将揭示中微子的另一个秘密。我感谢所有直接或间接支持过这个实验的人,感谢来自世界各地的杰出的合作者们,他们使这个实验走到了今天。 T2K 的所有人也欠了加速器物理学家一个情,他们非常努力地工作,建造并调试了加速器。特别地,我要感谢日本政府和所有其它给了我们大力支持的外国政府,我准备请求后续的支持。我们准备尽全部的努力,来充分地揭示中微子的秘密。 这个观测标志着 T2K 实验运行阶段的开始。这是一个由 500 名科学家、 12 个国家组成的合作组,目标是测量神秘的中微子的新性质。 KEK 实验室主任铃木厚人( Atsuto Suzuki )教授说, T2K 实验进行的中微子研究将揭开中微子的未知性质。全世界的研究人员肯定会感到忌妒,因为看来好像中微子新性质的发现又一次要在日本做出了!中微子探测是走向这个目标的第一步,对实验结果我已经等不及了。中微子只与物质微弱地相互作用,因此可以毫不费力地穿过地球(或者探测器)。中微子有三种类型,分别是电子型、缪子型、和陶子型,通过相互作用与它们更著名的带电表兄弟,例如电子,联系在一起。在过去几十年的测量中,特别是在日本西部的超级神岗和 KamLAND 中微子实验,已经显示出中微子具有振荡的奇怪性质,即一种中微子在传播过程中会变成另一种中微子。中微子振荡要求中微子有质量,在我们以前的粒子物理理论中是不允许的,因此它将刺探新的物理规律,在物质基本结构的研究中具有极大的意义。它们也许还跟宇宙中为什么物质多于反物质的谜有关,因而成为世界范围内的研究热点。 T2K 实验发言人小林隆( Takashi Kobayashi )博士说:中微子振荡研究是我们真正理解最基本的物理定律的最好的工具。这个周末的进展使我们朝完全理解它们迈进了一步。 精确测量中微子振荡可以采用人工的中微子束流。 K2K 实验是加速器中微子实验的先驱,从 KEK 实验室产生的中微子,在靠近富山市的超级神岗探测器被探测到。 T2K 是 K2K 实验更加强大和精巧的版本。流强更高的中微子束流从 J-PARC 加速器实验室新建的同步加速器主环被引出。这个束流线是 KEK 的物理学家与其它日本研究机构合作,并在美国、加拿大、英国和法国的 T2K 合作者的帮助下建成的。美国 T2K 项目的负责人,石溪分校的 Chang Kee Jung 教授说,我有点被这看上去毫不费劲的成功打蒙了,特别是考虑到加速器、操作、以及国际合作的复杂性。这是日本政府对基础研究有力支持的结果,我希望这种支持能持续下去。这也是所有参与人的努力与创造性的结果。我对不远的将来这个实验的更多奠基性的发现前景感到兴奋。束流又一次对准了超级神岗。它刚刚升级了新的电子学和软件。超级神岗实验的发言人,东京大学宇宙线研究所的铃木洋一郎( Yoichiro Suzuki )教授说,这是 T2K 的伟大的一步,我们会很快在距 J-PARC 295 公里 外的超级神岗看到中微子相互作用。我们刚刚 为这个实验更换了所有的前端电子学和在线系统。在中微子离开 J-PARC 前,它们的性质由一个设计精巧的近点探测器确定。探测器有一部分是基于 CERN 捐赠的一个巨大的磁铁。它以前曾被用于中微子实验(以及因为发现 W 和 Z 玻色子而获得诺贝尔奖的 UA1 实验。 W 和 Z 玻色子是中微子相互作用的基础)。正是这个探测器探测到了第一个事例。 T2K 的国际共同发言人,伦敦帝国理工大学和卢瑟福实验室的 Dave Wark 教授说:看到探测器中的第一个事例是非常令人满足的。这是许多人努力的结果。我想我们要喝一两瓶清酒来庆贺,然后给 CERN 送一瓶,我听说他们也需要几瓶。(译者按:可能是指近期再次启动的大型强子对撞机 LHC )。苏黎世理工的 Andre Rubbia 教授领导了修复和从 CERN 运送这个大磁铁的工作。他说:看到第一个来自束流的中微子,我们感到极为兴奋!我们从很远的地方到这个独一无二的实验设施来工作。 T2K 是一个世界范围内多国合作,来发现大自然新的基本属性的联合努力的好例子。 第一个中微子事例在一个叫 INGRID 的特殊探测器中被发现,它的目的是探测中微子束流的方向和分布。东京大学的中家刚( Tsuyoshi Nakaya )教授领导建立了这个近探测器。他说:我们在中微子束流运行时实时地发现了第一个中微子。探测到这个事例建立在来自世界各地的许多 T2K 同事的努力上。我要特别地感谢许多年轻的研究人员,他们非常努力地工作了很长的时间,特别是京 都的 博士生们,他们在高级研究人员的压力下在线地分析数据,发现了这个事例。来自巴黎 CEA/Saclay 实验室的 Marco Zito 博士领导法国在这个实验上的工作,帮助建造了 INGRID 。他补充说:这是中微子物理的伟大的一天!这是第一个新一代的国际中微子振荡实验设施开始工作。我们期盼着第一个 T2K 运行阶段和物理结果的丰收。特别是近点探测器采用了创新的技术,可以为中微子作用提供详细的信息。这个探测器结构将使我们能进行精确测量,也许还有令人兴奋的发现。对 T2K 中微子束流的进一步测试将在 12 月进行,整个实验计划在 1 月中旬开始正式取数。另一个重要的里程碑将很快被发现在超级神岗实验中观测到一个来自 T2K 束流的中微子事例。运行取数将持续到夏天,到那时,对现在还未观测到的全部三代中微子之间的振荡主导的关键振荡模式,实验有希望取得迄今为止最灵敏的搜索。接下来这种搜索会进一步改进,在观察到 3 模振荡的情况下,比较中微子与反中微子的振荡,刺探中微子部分的反物质物理。领导加拿大参与这个实验的 Jean-Michel Poutissou 教授说,我很高兴由 50 名科学家组成的加拿大小组与 400 多名日本和其它国家的伙伴一起,经过 6 年的努力,取得了这次美妙的早期成功,在 J-PARC 刚刚安装好的中微子设施看到了第一个中微子。我感受到了我们这些有机会参与这项国际前沿研究的年轻学生 和 博士后的兴奋,非常感谢他们。这也许是他们在一个全球环境中作为我们社会的未来领导所能得到的最好的训练。 背景资料 : T2K 合作组由来自 12 个国家(日本、韩国、加拿大、美国、英国、法国、西班牙、意大利、瑞士、德国、波兰、俄罗斯) 62 个研究机构的 508 名物理学家组成。实验由一个最近在日本东海市 J-PARC 实验室建造的 30GeV 同步加速器的新的中微子束流线、一个离中微子产生靶 280 米 的近点探测器,以及日本西部的超级神岗探测器组成。 (曹俊译)
个人分类: 我的物理|7355 次阅读|0 个评论

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