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中微子是研究超出标准模型新物理的关键与突破口之一。中微子振荡是目前实验中直接观测到的新物理现象,可以使用PMNS矩阵描述,矩阵中2011年以前未知的参数有θ13、△m232的符号以及CP破坏相角δCP。其中θ13不仅是混合矩阵的基本参数之一,其大小也直接决定了目前实验技术手段对后两个参数的测量能力,即决定了中微子理论与实验下一步发展的方向。 大亚湾反应堆中微子实验的物理目标是精确测量sin22θ13,设计灵敏度为在90%置信区间上确定sin22θ13至0.01或更好。大亚湾实验使用八个全同的中微子探测器在山体覆盖下做远近相对测量,降低本底,抵消反应堆及探测器的关联误差,以达到设计精度。 大亚湾实验于2011年12月24日开始正式物理取数。2012年3月8日,使用55天的数据,公布了物理结果:在超出5倍标准偏差下发现sin22θ13不为0,中心值为sin22θ13=0.092±0.016(stat.)±0.005(syst.)。本文基于作者在大亚湾实验物理分析中的工作,介绍刻度重建、本底、系统误差和中微子丢失的研究。 探测器的刻度与重建是物理分析的基础。刻度包括光电倍增管刻度与能量响应刻度。本文详细介绍了刻度流程与结果,并基于此开发了AdScaled重建算法。该算法是大亚湾实验三种重建算法中最灵活、可靠和精确的,被合作组物理分析文章所采用。大亚湾设计要求多探测器在6MeV处的相对能标误差小于1%,通过细致比较数据中多探测器之间的能量响应,得到能标误差为0.5%,超出了设计目标,达到国际先进水平。 大亚湾使用掺钆液闪探测反中微子,特征为快慢信号时间和能量的符合。本文介绍了基于此特征的事例挑选与本底研究,其中对双中子本底与α-n本底进行了详细论述,首次发现了大亚湾数据中235U带来的本底。 大亚湾实验的系统误差可分为关联误差与非关联误差。本文介绍了系统误差的研究。最大的探测器非关联误差贡献为慢信号能量cut的效率误差,由探测器之间的相对能标误差决定,上述0.5%的能标误差带来0.12%的效率误差,优于设计目标0.24%。最大的关联系统误差为spill-in误差,通过研究刻度数据给出降低该误差的可行性。 本文分析了55天的实验数据,包括本底,远点探测到10416个,近点探测到80376个反中微子候选事例。减除本底后,利用反应堆、基线等信息,通过近点数据预测无振荡假设下远点应观测到10530个反中微子,而实际观测值为9901个,观测值与预期值之比为0.940±0.011(stat.)±0.004(syst.),发现中微子丢失,也观测到中微子振荡特有的能谱畸变。通过x2的方法,拟合中微子事例率得到sin22θ13=0.092±0.016(stat.)±0.005(syst.)。