基于加速器缪子源的新物理研究
批准号:
12075326
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
唐健
依托单位:
学科分类:
标准模型精确检验与新物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐健
中文摘要
中微子振荡实验表明中微子具有非零质量,但是中微子质量起源以及是否存在带电轻子味道破坏过程仍然没有答案。近年来,精确测量中微子性质和寻找带电轻子味破坏过程一直是国际高能物理学界研究热点。与中微子质量相关的新物理模型层出不穷,引入中微子新相互作用,同时预言可观测量级的带电轻子味道破坏过程,特别是缪子偶素转化为反缪子偶素过程,当今最佳实验约束由1999年的PSI实验给出。当前,基于中国散裂中子源建造我国第一条加速器缪子源的项目(EMuS)已提上日程,届时我国将建成强度达到PSI实验100倍的正缪子源且可提供高通量加速器中微子。本项目适时开展基于加速器缪子源的新物理研究,重点关注精确测量中微子振荡及中微子与原子核的相干散射过程,以检验三代中微子混合理论的有效性;探寻是否存在中微子新相互作用;探究缪子偶素转化为反缪子偶素实验潜力,筛选和限制中微子质量新物理模型,评估探测器要求,为重大科学突破提供支持
英文摘要
Neutrino oscillation experiments have established the fact that neutrinos are massive particles. However, it is unknown how neutrino masses are generated and whether there are charged lepton-flavor violating processes (cLFV). Precision measurement of neutrino properties and searching for cLFV are hot topics in high-energy physics around the world. Lots of neutrino mass models with new physics beyond Standard Model have been proposed, introducing non-standard neutrino interactions and providing the observable charged lepton-flavor violating processes, like muonium to antimuonium conversions, on which the best constraint came from the PSI experiment in 1999. There are no other muonium experiments since then. With the stable running of China Spallation Neutron Source and a plan to upgrade it to the higher luminosity, the first Chinese Experimental Muon Source (EMuS) is on the way. EMuS will provide the positive muons with the intensity more than two orders of magnitude larger compared to the one at PSI in 1999. Meanwhile, a large amount of accelerator neutrinos can be created simultaneously there. This proposal will conduct physics performance study at the accelerator muon source, with emphasis on precision measurement of neutrino oscillation and neutrino-nucleus coherent scatterings to check the validity of three-neutrino mixing framework, looking for non-standard neutrino interactions, and searching for muonium to antimuonium conversions to select and constrain the neutrino mass models as well as evaluate the requirements for detection technologies to pave the way for the scientific breakthroughs.
近年来实验已经确立中微子振荡,可看作一种中性轻子味道破坏过程,提供了超越粒子物理标准模型新物理的直接证据。带电轻子是否存在味道破坏过程,仍然悬而未决。尤为引人注目的是缪子素自发转化为反缪子素的实验,当今最好的结果是1999年在瑞士PSI实验给出,未见国际同类实验再次挑战。寻找新物理,带电轻子的味道破坏过程和中微子振荡精确测量具有互补性。粤港澳大湾区是强流加速器聚集地,加速器缪子源建设如火如荼,即将开展前沿科学和技术应用。精确测量中微子振荡和探寻中微子新相互作用方面,我们基于有效场论框架开展了关联中微子非标准模型相互作用的分析,限制新物理能标;低能区中微子原子核相干散射成为暗物质直接探测实验的内禀本底,同时也提供一种探寻中微子新相互作用的新途径。尽管中国发起的加速器中微子原子核相干散射实验正在建设中,我们提出一种新统计学方法便于鉴别暗物质和中微子诱导的核反冲事例,有望为下一代暗物质直接探测实验搜寻中微子新物理提供帮助。探究缪子素转化为反缪子素实验MACE物理潜力,筛选和限制中微子质量新物理模型,重点评估了第二类跷跷板机制的新物理搜寻潜力;设计探测器系统以达到世界最佳灵敏度,我们已完成MACE实验的概念设计报告,为实验立项建设扫清障碍,为重大科学突破提供强力支持。
缪子素稀有衰变实验的物理分析及其方案优化
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:唐健
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依托单位:
适用于中微子振荡实验的极低本底有机玻璃探测器研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:唐健
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依托单位:
加速器中微子振荡实验MOMENT的优化及其唯象学探究
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批准号:11505301
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2015
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负责人:唐健
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依托单位:
国内基金
海外基金