低能反电子中微子的实验研究

Electron anti-neutrino experiments with energy below 100 MeV is of importance for neutrino physics studies. This project will exploit various feasibilities of detecting the associated neutrons produced in neutrino interactions, to identify the inverse beta decay signal generated by the electron anti-neutrino interaction and, to understand background sources induced by cosmic ray and noises related to the detectors. Through these efforts, we will ultimately fulfill the following experimental goals: 1) in the reactor experiment, precisely determine the neutrino oscillation parameters: neutrino mixing angle and neutrino mass squared difference; 2) detect Supernova neutrinos，including burst electron anti-neutrinos and relic electron anti-neutrinos; 3) in large water Cherenkov detector, study several relevant technologies of improving the detection efficiency through neutron capture on Hydrogen.

能量在100MeV以下的低能反电子中微子实验，对于中微子物理研究具有非常重要的意义。本项目将通过采用各种探测中微子反应产生关联中子的实验技术，来正确识别反电子中微子反应的反贝塔衰变信号，并籍此理解相关宇宙线诱导本底的来源与探测器关联的噪音。从而最终达到如下三个实验研究目的：1）在反应堆中微子实验中，精确测定中微子振荡参数：中微子混合角与中微子平方质量差；2）探测超新星中微子，包括反电子型暴发中微子与遗迹中微子；3）研究在大型水质期伦科夫探测器中，如何提高中子氢俘获探测效率的相关技术。

实验研究能量在十几兆电子伏特以下的反应堆中微子与超新星中微子，可以精确测量第一代与第三代中微子振荡参数，对中微子实验未来的发展方向与寻找超出标准模型以外的新物理，以及研究宇宙恒星的演化均具有非常重要的科学意义。本项目主要包括了三方面的研究内容：1）在大亚湾反应堆中微子实验中，利用中子氢俘获方法独立测量了中微子振荡参数--中微子混合角与中微子平方质量差，是该方法的国际最好测量值；2）在日本超级神冈实验与大亚湾实验开展了超新星中微子的实验研究，给出了国际最好的超新星遗迹中微子寻找上限，精确测量了宇宙线在水中诱导的放射性本底，建立了一套对银河系内发生类1987a型超新星灵敏的超新星爆发中微子触发系统，并成功与国际超新星中微子爆发预警系统联网。3）研究利用中子氢俘获方法对反电子中微子事例的有效探测，开发可以同时探测低能中微子的能量与方向的慢液体闪烁体关键技术，目前正在应用到中国锦屏极深地下实验室的低能中微子实验中。