上交大刘江来团队:为中微子实验打造“刻度尺”
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工作人员在刻度系统调试现场

 

3月8日,大亚湾中微子实验国际合作组宣布发现了一种新的中微子振荡。据记者了解,在此次大亚湾中微子实验中,上海交通大学刘江来中微子团队承担着刻度系统的安装、调试、取数和物理分析工作,也就是设计一把“刻度尺”,帮助测量出新的中微子振荡几率,从而为这一世界性成果作出了关键性贡献。

 

通过光的多少反推中微子能量

 

刘江来说,中微子在探测器中反应时会放出一定量的光,因此可通过观测光的量的多少来确定中微子的能量。“中微子能量越高,反应得到的光就越多,但这并不是简单的倍数关系。”

在此次实验中,上海交大承担的任务,就是把这之间的转换关系搞清楚,以通过观测到的光的多少来精确地反推出中微子的能量。

刘江来打了一个比方,测量就是制定一种标准,比如测量长度时要有一把事先校对好的尺子,测量重量时要有几个事先已知重量的砝码。同样,刻度系统就是把几种已知能量的放射源放入探测器,以此得到几种不同能量与观测到的光的量之间的转换关系。

 

为所有数据“验明正身”

 

刘江来团队独立开发了监控数据质量的实时监控软件、监控网站以及数据库,承担了大亚湾实验数据质量筛选的主要任务。

他介绍说,大亚湾实验采用国际先进的全电子学设计,实验数据每隔十几分钟都会由计算机自动记录、压缩成单个文件,并传送到中科院计算中心和美国伯克利国家实验室计算中心,每天的数据量是310GB。

由于实验过程中一些不可避免的因素会产生部分干扰数据,这些数据如果混入最后的数据分析中,会严重影响实验结果的正确性。

有些干扰数据值班人员可以发现,如实验设备的高压异常,有些他们无法直接发现,如大亚湾反应堆异常对实验的影响、宇宙射线短期异常等。

“所以,每天310GB的数据文件,每一个都要经过层层筛选,以确保最后的数据分析能顺利进行。可以说,我们就是所有数据文件的质监部门。”刘江来表示。

 

不放过0.1%的疑似信号

 

刻度系统是实现实验能量精确测量的关键之一,但研究人员经仔细研究发现,刻度系统所使用的放射源即使在完全受保护的情况下,也会在探测器中产生少量假的疑似中微子信号,这部分信号大约占不到0.1%。

刘江来团队计算了这部分疑似信号量,并成为大亚湾合作组最后公布的官方数据。同时,该团队还独立计算了宇宙射线带来的部分疑似信号,很好地验证了合作组其他成员的分析结果。

为减少误差,该团队对中子探测效率也作了细致的研究。据刘江来介绍,由于中微子与物质相互作用极微弱,不易直接测量。大亚湾中微子实验的手段是利用中微子与探测器内的质子反应,产生中子和正电子;通过探测中子和正电子来间接测量中微子。因此,中子探测效率的精确测量直接关系到中微子探测的准确性,是整个实验的误差控制当中的重要环节。

 

来源:《中国科学报》 2012-03-10 B1 综合

 

原文: 上交大刘江来团队:为中微子实验打造“刻度尺”

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