中微子振荡
1968 Davis 发现太阳中微子丢失 (12) 1998年 Super-K发现大气中微子振荡 (23) 2001年 SNO证实丢失的太阳中微子变成了其它中微子
2002年 KamLAND 用反应堆证实太阳中微子振荡
2003年 K2K（250公里）用加速器证实大气中微子振荡
确立了中微子振荡 排除了模型依赖、衰变、干涉等解释 测得了|m232|,sin2223,m221,sin2212 Baseline: 三代中微子,大角度混合 MiniBooNE近期将发表结果
Reactor and LBL
Solar
CP破坏的强度与13相关
J. Cao (IHEP)
3
测量13的物理意义
1）是自然界的基本参数 2）对理解轻子与夸克之间的关系，研究比目前的粒子物理标
准模型更基本的大统一理论具有重要意义
3）对解释宇宙中物质-反物质不对称极为重要 如果sin2213>0.01，下一代长基线实验可以测定CP相角。 如果sin2213<0.01，下一代长基线实验不能测得CP相角。
去除天然放射性本底以及宇宙线带来的本底 减少事例判选条件，特别是不能依赖重建顶点
远近探测器交换，消除探测器效率误差（只有大亚湾能实现） 高功率反应堆、更大的探测器，减小统计误差（大亚湾第二）
J. Cao (IHEP)
10
大亚湾误差
探测器误差
参数 反应截面
相对误差
改进方法
1.9% 远近相对测量抵消
Angra, Brazil
国际竞争激烈，共提出八个 方案
大亚湾具有最有利的条件：
• 功率大 • 紧邻高山 • 核电厂支持
J. Cao (IHEP)
7
用液闪探测中微子
e p e n
n + Gd Gd* g s(8 MeV) 28 s(0.1% Gd)
时间符合、能量符合能极大地去除本底
J. Cao (IHEP)
Pee
1 sin2
213
sin 2
m312 L 4E
J. Cao (IHEP)
9
实验要点
以前的中微子实验误差为3~6%
Chooz 测量结果：sin2213<0.17
要达到0.01的精度，误差必须小于0.5%
采用两个（或多个）全同的探测器做远近相对测量
消除反应堆带来的~3%误差
足够的岩石覆盖，减少宇宙线带来的本底 （大亚湾最好） 足够的探测器屏蔽
测量未知的量 sin2213, CP, m232 的符号 进一步验证中微子混合模型（e.g. 出现） 参数的精确测量 （目前精度为10~30%）
其中最重要的是CP破坏的大小
J. Cao (IHEP)
2
中微子混合
PMNS Matrix
Ue1 Ue2 Ue3 0.8
U U1
U2
U
3
0.4
11
地理位置
距香港 55 公里 距深圳 45 公里
J. Cao (IHEP)
12
大亚湾与岭澳核电站
LingAo II NPP 2.9GW2 Under construction (2010)
Daya Bay NPP 2.9GW2
LingAo NPP 2.9GW2
J. Cao (IHEP)
13
实验整体方案
低能量，低事例率
天然放射性
探测器屏蔽
宇宙线产生的本底， 如快中子，同 位素等
地下
Neutrino energy: 1.8 -10 MeV Visible Energy (e+): 1.022-9 MeV
8
13振荡
大亚湾事例率：
近点（40吨）每天2000个 远点（80吨）每天400个
事例率减少 能谱变形 振荡极大在2公里处
2.510-3 eV2
8 10-5 eV2
J. Cao (IHEP)
1
中微子振荡(2)
2006年 MINOS（720公里，2005年）给出了初步振荡结果。 最近：OPERA（730公里）开始取数 T2K(295公里，2009） Daya Bay (2010), Double Chooz（2009?） Nova(720公里，2011）尚未立项 ? VLBN（2000公里）尚无明确前景 ? T2KK（1000公里）尚无明确前景
4）与长基线实验共同确定混合参数，消除简并。 5）对中微子物理的未来提供了发展方向
是否要建中微子工厂或超级束流？
大亚湾实验的主要物理目标：测量sin2213至好于0.01的精度 零，或非零，都具有重要意义
J. Cao (IHEP)
4
反应堆与加速器实验
反应堆 ( e disappearance)
Pee
1 sin2
213
sin 2
m312 L 4E
cos4
13
sin 2
212
sin 2
m212 L 4E
物理结果干净，造价低，速度快
mass hierarchy
加速器 (e appearance)
CP violation matter
测量CP，必须先确定 sin2213
J. Cao (IHEP)
Far: 80 ton 1600m to LA, 1900m to DYB Overburden: 350m
0% slope
Mid: Baseline: ~1000m Overburden: 208m
总质子数
0.8% 探测器交换抵消
探测效率 反应堆功率 每裂变能量 CHOOZ合计
1.5% 0.7% 0.6% 2.75%
探测器交换抵消 远近相对测量抵消 远近相对测量抵消
< 0.2%
剩下的误差（大亚湾）：
统计误差
~ 0.2%
本底误差
< 0.3%
残余反应堆误差 < 0.1%
残余系统误差 < 0.2%
J. Cao (IHEP)
U1 U 2 U 3 0.4
0.5 Ue3
0.6
0.7
0.6 0.7
1
sin 23
cos13
0
0 1
ei
sin 13
0
cos12 sin12
sin 12 cos12
0
0
0 sin23 cos23 ei sin13 0 cos13 0
0 1
Atmospheric
5
反应堆与加速器实验（2）
J. Cao (IHEP)
竞争
Ref: hep-ex/0409028
合作
6
利用反应堆测量13
Braidwood, USA Diablo Canyon, USA
D-Chooz, France
Krasnoyarsk, Russia RENO, Korea
KASKA, Japan Daya Bay, China