Experimento de Neutrinos de la Bahía de Daya

El Experimento de Neutrinos del Reactor de la Bahía de Daya (en inglés Daya Bay Reactor Neutrino Experiment) es un proyecto multinacional de física de partículas con sede en China que estudia los neutrinos. La colaboración multinacional incluye investigadores de China, Chile, Estados Unidos, Taiwán (China), Rusia y la República Checa. El lado estadounidense del proyecto está financiado por la Oficina de Física de Alta Energía del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Está situado en Bahía de Daya, aproximadamente a 52 kilómetros al noreste de Hong Kong y a 45 kilómetros al este de Shenzhen. Hay un proyecto afiliado en el Laboratorio Subterráneo del Túnel de Aberdeen en Hong Kong. El laboratorio de Aberdeen mide los neutrones producidos por los muones cósmicos que pueden afectar el experimento de neutrinos del Reactor de la Bahía de Daya.

El experimento consta de ocho detectores de anti-neutrinos, agrupados en tres ubicaciones dentro de 1,9 kilómetros de seis reactores nucleares. Cada detector consta de 20 toneladas de centelleador líquido (alquilbenceno lineal dopado con gadolinio) rodeado de tubos fotomultiplicadores y blindaje.^[1]

Se está desarrollando un seguimiento mucho mayor en forma del Observatorio Subterráneo de Neutrinos Jiangmen (JUNO) en Kaiping,^[2]que utilizará una esfera acrílica llena de 20,000 toneladas de centelleador líquido para detectar antineutrinos en el reactor. El inicio de la construcción comenzó el 10 de enero de 2015, con una operación prevista para 2020.^[3]

Oscilaciones de neutrinos

El experimento estudia las oscilaciones de neutrinos y está diseñado para medir el ángulo de mezcla θ₁₃ utilizando antineutrinos producidos por los reactores de la central nuclear de Bahía de Daya y la central nuclear de Ling Ao. Los científicos también están interesados en saber si los neutrinos violan la conservación de la paridad de carga.

El experimento estudia las oscilaciones de neutrinos y está diseñado para medir el ángulo de mezcla θ13 utilizando antineutrinos producidos por los reactores de la central nuclear de Daya Bay y la central nuclear de Ling Ao. Los científicos también están interesados en saber si los neutrinos violan la conservación de la paridad de carga.

El 8 de marzo de 2012, la colaboración de Daya Bay anunció un descubrimiento^[4]^[5]^[6] de 5.2σ de θ₁₃ ≠ 0, con

\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.092\pm 0.016\,\mathrm {(stat)} \pm 0.005\,\mathrm {(syst)} .

Este resultado significativo representa un nuevo tipo de oscilación y es sorprendentemente grande.^[7] Es consistente con los resultados anteriores y menos significativos de T2K, MINOS y Double Chooz. Con θ₁₃ tan grande, NOνA tiene aproximadamente un 50% de probabilidad de ser sensible a la jerarquía de masas de neutrinos. Los experimentos también pueden ser capaces de investigar la violación de CP entre neutrinos.

La colaboración produjo un análisis actualizado de sus resultados en 2014,^[8] que utilizó el espectro de energía para mejorar los límites en el ángulo de mezcla:

\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.090_{-0.009}^{+0.008}

También se publicó una medición independiente utilizando eventos de neutrones capturados en hidrógeno:^[9]

\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.083\pm 0.018

.

Daya Bay ha utilizado sus datos para buscar señales de un neutrino estéril ligero, lo que resulta en la exclusión de algunas regiones de masa sin explorar previamente.^[10]

En la conferencia de física Moriond 2015 se presentó un nuevo mejor ajuste para el ángulo de mezcla y la diferencia de masa:^[11]

\sin ^{2}(2\ \theta _{13})=0.084\pm 0.005,\qquad |\Delta m_{ee}^{2}|=2.44_{-0.11}^{+0.10}\times 10^{-3}{\rm {eV}}^{2}

Espectro antineutrino

Daya Bay Collaboration midió el espectro de energía anti-neutrinos, y descubrió que los anti-neutrinos a una energía de alrededor de 5 MeV están en exceso en relación con las expectativas teóricas. Este desacuerdo inesperado entre la observación y las predicciones sugirió que el modelo estándar de física de partículas necesita mejoras.^[12]

Véase también

Enlaces externos

«Daya Bay home page».
«Catching neutrinos in China». Symmetry Magazine. Consultado el 24 de diciembre de 2019.
«Daya Bay θ₁₃ reactor neutrino experiment & Aberdeen cosmic ray muon-induced neutron experiment». Department of Physics. The Chinese University of Hong Kong. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2007. Consultado el 24 de diciembre de 2019.

Colaboradores

Referencias

↑ Daya Bay collaboration (22 de mayo de 2012). «A side-by-side comparison of Daya Bay antineutrino detectors». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 685 (1): 78-97. Bibcode:2012NIMPA.685...78A. arXiv:1202.6181. doi:10.1016/j.nima.2012.05.030.
↑ Li, Xiaonan (August 2013). Daya Bay II: Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO). Windows On the Universe.
↑ «Groundbreaking at JUNO». Interactions NewsWire. 10 de enero de 2015. Consultado el 12 de enero de 2015.
↑ Daya Bay Collaboration (2012). «Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay». Physical Review Letters 108 (17): 171803. Bibcode:2012PhRvL.108q1803A. PMID 22680853. arXiv:1203.1669. doi:10.1103/PhysRevLett.108.171803.
↑ Adrian Cho (8 de marzo de 2012). «Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement». ScienceNow.
↑ Eugenie Samuel Reich (8 de marzo de 2012). «Neutrino oscillations measured with record precision». Nature. doi:10.1038/nature.2012.10202.
↑ «Announcing the First Results from Daya Bay: Discovery of a New Kind of Neutrino Transformation». University of California, Berkeley. 8 de marzo de 2012.
↑ Daya Bay Collaboration (10 de febrero de 2014). «Spectral measurement of electron antineutrino oscillation amplitude and frequency at Daya Bay». Physical Review Letters 112 (6): 061801. Bibcode:2014PhRvL.112f1801A. PMID 24580686. arXiv:1310.6732. doi:10.1103/PhysRevLett.112.061801.
↑ Daya Bay Collaboration (3 de octubre de 2014). «Independent measurement of the neutrino mixing angle θ₁₃ via neutron capture on hydrogen at Daya Bay». Phys. Rev. D 90 (7): 071101. Bibcode:2014PhRvD..90g1101A. arXiv:1406.6468. doi:10.1103/PhysRevD.90.071101.
↑ Daya Bay Collaboration (1 de octubre de 2014). «Search for a Light Sterile Neutrino at Daya Bay». Phys. Rev. Lett. 113 (14): 141802. Bibcode:2014PhRvL.113n1802A. PMID 25325631. arXiv:1407.7259. doi:10.1103/PhysRevLett.113.141802.
↑ Bei-Zhen Hu (14 May 2015). «Recent Results from Daya Bay Reactor Neutrino Experiment». arXiv:1505.03641 [hep-ex].
↑ An, F.P. (12 de febrero de 2016). «Measurement of the reactor antineutrino flux and spectrum at Daya Bay». Physical Review Letters 116 (6): 061801. Bibcode:2016PhRvL.116f1801A. PMID 26918980. arXiv:1607.05378. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061801.

Datos: Q1179074

[1] Daya Bay collaboration (22 de mayo de 2012). «A side-by-side comparison of Daya Bay antineutrino detectors». Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 685 (1): 78-97. Bibcode:2012NIMPA.685...78A. arXiv:1202.6181. doi:10.1016/j.nima.2012.05.030.

[2] Li, Xiaonan (August 2013). Daya Bay II: Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO). Windows On the Universe.

[3] «Groundbreaking at JUNO». Interactions NewsWire. 10 de enero de 2015. Consultado el 12 de enero de 2015.

[4] Daya Bay Collaboration (2012). «Observation of electron-antineutrino disappearance at Daya Bay». Physical Review Letters 108 (17): 171803. Bibcode:2012PhRvL.108q1803A. PMID 22680853. arXiv:1203.1669. doi:10.1103/PhysRevLett.108.171803.

[5] Adrian Cho (8 de marzo de 2012). «Physicists in China Nail a Key Neutrino Measurement». ScienceNow.

[6] Eugenie Samuel Reich (8 de marzo de 2012). «Neutrino oscillations measured with record precision». Nature. doi:10.1038/nature.2012.10202.

[7] «Announcing the First Results from Daya Bay: Discovery of a New Kind of Neutrino Transformation». University of California, Berkeley. 8 de marzo de 2012.

[8] Daya Bay Collaboration (10 de febrero de 2014). «Spectral measurement of electron antineutrino oscillation amplitude and frequency at Daya Bay». Physical Review Letters 112 (6): 061801. Bibcode:2014PhRvL.112f1801A. PMID 24580686. arXiv:1310.6732. doi:10.1103/PhysRevLett.112.061801.

[9] Daya Bay Collaboration (3 de octubre de 2014). «Independent measurement of the neutrino mixing angle θ₁₃ via neutron capture on hydrogen at Daya Bay». Phys. Rev. D 90 (7): 071101. Bibcode:2014PhRvD..90g1101A. arXiv:1406.6468. doi:10.1103/PhysRevD.90.071101.

[10] Daya Bay Collaboration (1 de octubre de 2014). «Search for a Light Sterile Neutrino at Daya Bay». Phys. Rev. Lett. 113 (14): 141802. Bibcode:2014PhRvL.113n1802A. PMID 25325631. arXiv:1407.7259. doi:10.1103/PhysRevLett.113.141802.

[11] Bei-Zhen Hu (14 May 2015). «Recent Results from Daya Bay Reactor Neutrino Experiment». arXiv:1505.03641 [hep-ex].

[12] An, F.P. (12 de febrero de 2016). «Measurement of the reactor antineutrino flux and spectrum at Daya Bay». Physical Review Letters 116 (6): 061801. Bibcode:2016PhRvL.116f1801A. PMID 26918980. arXiv:1607.05378. doi:10.1103/PhysRevLett.116.061801.

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