论文部分内容阅读
中微子物理是当下粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿热点。中微子振荡是目前实验上唯一超出标准模型的物理现象。影响中微子振荡几率的参数有六个,三个混合角,两个质量平方差和一个CP相角。大亚湾反应堆中微子实验的物理目标就是测量混合角中最小的一个,即混合角θ13,使sin2(2θ13)灵敏度达到0.01以上。为了达到这样的物理目标,压低实验中的本底以及减小和准确估计实验误差就非常重要。实验误差主要有三大来源:来自探测器的误差、来自反应堆的误差和来自本底的误差。最终物理分析中需要输入反应预期中微子能谱和相关的关联和非关联误差。因此有必要专门研究反应堆预期能谱及相关误差。 目前广泛使用的反应堆核素预期中微子能谱是由ILL、Mueller、Huber等分别由ILL实验测量的核素衰变beta能谱转换而来的。这种方法获得的核素中微子能谱是模型依赖的。核素预期能谱还可以由理论计算得到,但这个方法的误差较大。近年一系列短基线反应堆中微子实验观测通量平均值比Mueller、Huber等人的预期通量少约3%,差别超过1倍σ误差范围,此即反应堆中微子反常现象。在谱形方面,预期能谱能否很好地描述观测能谱也是广泛关注的问题。大亚湾高精度、高统计量、低本底的观测能谱可以用来检验预期能谱。大亚湾观测能谱与预期能谱对比发现在快信号能量的4~6MeV范围有超出。观测能谱相对预期能谱整体有约2σ的超出。在4~6MeV范围,则有约4σ的超出。 由于低本底、高统计量以及对误差的精确研究,大亚湾可以得出高统计量和高精度的观测能谱。如果将观测能谱中大亚湾特有的探测器信息、反应堆信息和振荡效应等去除或修正,就可以提供“通用”中微子能谱,用来给其它反应堆中微子实验提供预期能谱。这需要分两个步骤:1)将观测快信号能谱转换为真实中微子能谱。这需要将快信号能谱上的能量弥散等探测器效应去除,此即能谱的反解。2)得到真实中微子能谱后,将振荡效应、探测器靶质子数、反应堆裂变数等信息修正或去除后,就可以得到与反beta衰变反应截面耦合后的通用中微子能谱。 本论文对中微子物理、大亚湾中微子实验及能谱研究等进行了探讨,其中核心内容就是:1)基于Huber,Mueller,ILL,Vogel等人的模型预期或理论计算的核素能谱,对反应堆预期中微子能谱及其误差的计算。2)观测能谱与预期能谱的直接对比。对比发现快信号能量的4~6MeV范围内观测能谱有4σ的超出,这一现象已引起业内广泛关注。3)基于观测IBD快信号能谱和MC响应矩阵,分别利用Bayes迭代法和SVD正规化方法,进行能谱反解,获得大亚湾观测的真实中微子能谱。并由此给出通用中微子能谱。