RENO实验揭示氢延迟中子捕获观测反应堆抗中微子消失的新成果

RENO（ reactors neutrino oscillation experiment）项目是一项旨在研究中微子振荡现象的国际合作实验，其目标是观测反应堆产生的抗中微子消失，这在粒子物理学中具有重要意义，因为中微子振荡是标准模型中基本粒子特性的重要证据。RENO实验自2011年8月起，在位于韩国汉比特核电厂的两个功能相同的液态闪烁探测器中收集数据，这两个探测器分别称为近源探测器和远源探测器。 中微子振荡反应堆实验主要关注的是θ13混合角的测量，这是三种类型的基本中微子（νe、νμ和ντ）之间相互转化时的关键参数。在RENO中，中微子通过与自由质子的相互作用，导致中微子消失，随后释放出的中子会在氢原子核（n-H）上被捕获。这一过程被称为延迟中子捕获，它是研究中微子物理的一个重要手段，因为它提供了一个间接但精确的中微子信号检测途径。 RENO利用16.8吉瓦反应堆的1500个活日数据，分析了n-H上的中子捕获事件，分别在近源和远源探测器中观察到了567,690和90,747个电子抗中微子事件。这些数据不仅验证了中微子消失现象，还对基于中子在钆（n-Gd）靶材上的俘获数据进行了独立校验，从而增强了实验结果的可靠性。通过对比分析，RENO团队获得了sin²2θ13 = 0.086±0.008（统计误差）±0.014（系统误差）的结果，这是对θ13角大小的精确测量。 此外，RENO的这项工作还为n-Gd测量的系统不确定性提供了关键的交叉验证，有助于降低实验误差并增强对理论模型的测试。文章于2020年4月在《Journal of High Energy Physics》（JHEP）上发表，作为开放获取资源，可供全球科学家们共享和讨论。 总结来说，RENO通过在氢延迟中子捕获上进行的精确实验，对中微子物理学领域的重要参数θ13的测量有了新的突破，同时为反应堆抗中微子消失现象的研究提供了更深入的理解。这一成果对于粒子物理学家探索宇宙的基本定律以及验证核能反应中的中微子行为具有显著的贡献。