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中國學科發展戰略“十二五”國家重點圖書出版規劃項目無中微子雙貝塔衰變實驗 版權信息
- ISBN：9787030662842
- 條形碼：9787030662842 ; 978-7-03-066284-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中國學科發展戰略“十二五”國家重點圖書出版規劃項目無中微子雙貝塔衰變實驗 內容簡介
無中微子雙貝塔衰變是當前靠前上粒子物理與核物理領域研究的重要科學前沿，是可能突破粒子物理標準模型的研究方向之一。為了推動我國在錦屏地下實驗室（CJPL）有效開展無中微子雙貝塔實驗工作，使我國能夠盡快參與該項研究的靠前競爭，力求走到靠前前列，中國科學院數學與物理學部組織開展了"無中微子雙貝塔衰變實驗"戰略研究課題。本書基于該項目課題，由30多位專家組成員和邀請專家共同開展近兩年的深入調查研究后撰寫而成。
中國學科發展戰略“十二五”國家重點圖書出版規劃項目無中微子雙貝塔衰變實驗 目錄
目錄 總序 前言 摘要 Abstract 第1章 無中微子雙貝塔衰變的粒子物理學機制 1 1.1 引言 1 1.1.1 從貝塔衰變到無中微子雙貝塔衰變 1 1.1.2 無中微子雙貝塔衰變的分類與核素選取 2 1.1.3 理論與實驗研究現狀及其面臨的挑戰 4 1.1.4 確定中微子的馬約拉納屬性的科學意義 7 1.2 無中微子雙貝塔衰變的粒子物理學機制 8 1.2.1 活性馬約拉納中微子交換機制 8 1.2.2 惰性馬約拉納中微子交換機制 10 1.2.3 與中微子無關的新物理機制 12 1.2.4 謝克特-瓦爾定理及其唯象學意義 16 1.3 無中微子雙貝塔衰變的有效中微子質量項 18 1.3.1 中微子質量譜與味混合參數 18 1.3.2 有效中微子質量|ee|的參數空間 19 1.3.3 新物理對有效中微子質量ee的修正 21 1.3.4 有效中微子質量ee的后驗概率 24 1.4 其他可能的輕子數不守恒過程 27 1.4.1 輕子數不守恒的強子稀有衰變過程 27 1.4.2 中微子與反中微子振蕩過程 30 1.4.3 在對撞機上尋找輕子數不守恒的信號 32 1.4.4 其他想法與實驗探測的可能性 34 1.5 小結 37 參考文獻 37 第2章 無中微子雙貝塔衰變相關的原子核理論 47 2.1 引言 47 2.1.1 原子核中的弱相互作用過程 472.1.2 無中微子雙貝塔衰變和中微子質量 48 2.1.3 無中微子雙貝塔衰變矩陣元研究現狀 50 2.2 弱相互作用哈密頓量和無中微子雙貝塔衰變算符 52 2.3 無中微子雙貝塔衰變核矩陣元的非相對論理論研究 55 2.3.1 基于Woods-Saxon平均場的準粒子無規相近似 55 2.3.2 基于密度泛函理論的準粒子無規相近似 56 2.3.3 基于對相互作用和四極相互作用的角動量投影殼模型 57 2.3.4 核矩陣元計算的不確定性 58 2.4 無中微子雙貝塔衰變核矩陣元的相對論理論研究 58 2.4.1 基于相對論密度泛函理論的準粒子無規相近似 58 2.4.2 基于相對論密度泛函理論的生成坐標方法 59 2.4.3 核矩陣元計算的不確定性 61 2.5 小結 61 參考文獻 62 第3章 中國錦屏地下實驗室的發展 67 3.1 無中微子雙貝塔衰變實驗簡介 67 3.2 無中微子雙貝塔衰變實驗本底來源 68 3.2.1 宇宙射線本底 68 3.2.2 環境輻射本底 71 3.2.3 探測器自身本底 74 3.3 地下實驗室發展 76 3.4 中國錦屏地下實驗室現狀及發展 79 3.4.1 中國錦屏地下實驗室一期 79 3.4.2 中國錦屏地下實驗室二期 82 3.4.3 國內外比較 89 參考文獻 91 第4章 76Ge無中微子雙貝塔衰變實驗 92 4.1 無中微子雙貝塔衰變物理 92 4.2 76Ge無中微子雙貝塔衰變實驗 94 4.2.1 概況 94 4.2.2 發展歷史 95 4.2.3 實驗特點 97 4.3 國際現狀 97 4.3.1 國際基本情況介紹 97 4.3.2 GERDA實驗 994.3.3 馬約拉納實驗 107 4.3.4 LEGEND實驗 119 4.4 探測器系統和關鍵技術 120 4.4.1 高純鍺探測器單元與陣列 120 4.4.2 高純鍺探測器制造 125 4.4.3 高純鍺晶體生長 128 4.4.4 高純鍺前端電子學 133 4.4.5 數據獲取系統 137 4.4.6 高純鍺探測器制冷系統 139 4.4.7 高純鍺探測器反符合系統 142 4.4.8 高純鍺探測器本底來源和抑制方法 145 4.5 CDEX實驗計劃 149 4.5.1 CDEX實驗介紹 149 4.5.2 CDEX研究進展 149 4.5.3 CDEX未來規劃 150 4.5.4 國際合作與交流 151 參考文獻 152 第5章 NvDEx：基于高壓SeF6時間投影室的無中微子雙貝塔衰變實驗 157 5.1 引言 157 5.2 相關技術 158 5.3 研發情況及實驗的計劃 159 5.4 *近進展 160 5.5 NvDEx合作組 167 5.6 小結 168 參考文獻 169 第6章 無中微子雙貝塔衰變晶體量熱器實驗 171 6.1 晶體量熱器簡介 171 6.1.1 量熱器技術背景 171 6.1.2 無中微子雙貝塔衰變低溫晶體量熱器實驗 172 6.1.3 低溫晶體量熱器技術的發展與應用 174 6.2 CUORE實驗概況 175 6.2.1 CUORE發展歷史 175 6.2.2 CUORE實驗裝置 176 6.2.3 研究進展 178 6.3 無中微子雙貝塔衰變實驗的晶體選擇和晶體生長技術的發展 1816.3.1 無中微子雙貝塔衰變實驗的晶體選擇標準 181 6.3.2 LMO晶體的研究進展 184 6.3.3 應用于無中微子雙貝塔衰變的TeO2晶體的研究進展 189 6.4 晶體量熱器實驗的本底考慮 193 6.4.1 主要本底來源與控制 193 6.4.2 放射性檢測與材料篩選 197 6.5 晶體量熱器溫度傳感系統和信號讀出 201 6.5.1 半導體溫度傳感器 201 6.5.2 NTD-Ge溫度傳感器 202 6.5.3 NTD-Ge溫度傳感器的讀出 204 6.6 新一代無中微子雙貝塔衰變晶體量熱器實驗 208 6.6.1 無中微子雙貝塔衰變實驗的靈敏度 208 6.6.2 新一代無中微子雙貝塔衰變實驗的科學目標 211 6.6.3 新一代晶體量熱器無中微子雙貝塔衰變實驗方案——CUPID 212 6.7 基于錦屏地下實驗室發展無中微子雙貝塔衰變低溫晶體量熱器實驗的前景 214 6.7.1 中國錦屏地下實驗室 214 6.7.2 基于錦屏地下實驗室的無中微子雙貝塔衰變低溫晶體量熱器實驗 215 6.8 小結 218 參考文獻 219 第7章 136Xe時間投影室探測無中微子雙貝塔衰變 223 7.1 引言 223 7.2 136Xe同位素以及相關實驗發展 225 7.2.1 氙元素性質及特點 225 7.2.2 136Xe的無中微子雙貝塔衰變歷史與現狀 227 7.3 PandaX-Ⅲ高壓氣氙實驗 233 7.3.1 探測器設計 233 7.3.2 PandaX-Ⅲ原型探測器 241 7.3.3 預期本底及物理靈敏度 245 7.4 基于PandaX雙相型氙探測器 247 7.4.1 雙相型氙探測器技術以及發展歷程 247 7.4.2 PandaX-Ⅱ實驗 250 7.4.3 PandaX-4T實驗 257 7.4.4 雙相型氙探測器發展展望 260 7.5 小結與展望 260參考文獻 261 第8章 雙貝塔衰變實驗用同位素制備 264 8.1 引言 264 8.2 離心分離基本原理 265 8.2.1 離心力場中的氣體壓強分布 265 8.2.2 離心力場中的徑向分離效應 267 8.2.3 離心機的倍增效應 268 8.2.4 離心機的基本結構 269 8.3 穩定同位素分離特性參數 270 8.3.1 兩組分間全分離系數 270 8.3.2 基本全分離系數 270 8.3.3 基本分離功率 271 8.4 穩定同位素分離技術問題 272 8.4.1 工作介質選擇 272 8.4.2 專用機型設計 273 8.4.3 級聯設計 275 8.4.4 工質轉化及儲存 276 8.4.5 產品凈化及質譜分析 277 8.5 136Xe、82Se、76Ge、100Mo同位素生產 277 8.5.1 國內外研發及生產情況 277 8.5.2 天然同位素組成及分離工質特性 278 8.5.3 四種同位素分離的技術共性 279 8.5.4 同位素生產實例 280 8.5.5 四種同位素規模化生產對比 284 參考文獻 285
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