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太阳中微子反常相干散射的实验检验

作　者: 冯国强
导　师: 罗俊
学　校: 华中科技大学
专　业: 理论物理
关键词: 太阳中微子反常相干散射检验质量扭秤
分类号: P182
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 22次
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内容摘要

由于中微子与其它物质相互作用很微弱,因而探测太阳中微子存在很多困难,如果能寻求一种可靠又可行的新探测方法,将是此研究领域的突破。Weber认为中微子与晶体发生相互作用时,其散射截面与晶体内散射体粒子数N的平方成正比,由此导致中微子散射截面提高1020倍。Weber的反常相干散射理论意味着中微子散射可通过高精度的扭秤探测到。尽管该理论受到很多物理学家的批评,但Weber声称他的太阳中微子实验观测结果与反常相干散射截面的理论相符合。本文基于Weber提高的太阳中微子散射理论与实验,设计了两套高精度的扭秤来检测蓝宝石和太阳中微子间可能的散射效应,在实验中采取隔离装置减小温度变化,通过温度调制实验研究了温度的影响;经过长周期的实验观测,最后我们的实验在3.8×1 0? 14N的周日噪声水平下没有观测到Weber的反常相干散射理论预计的2.0×1 0? 11N的力学效应,实验观测为零结果,它直接排除了Weber的太阳中微子实验的观测结果。同时通过对系统误差分析表明在Weber的太阳中微子实验中可能因某种系统误差没有被完全消除而导致的错误结果。在太阳中微子实验的基础上,我们对弱等效原理太阳方案进行了实验检验,通过检测两种不同的材料( Al 2 O3 , Pb )落向太阳的加速度差,实验给出10η( Al2 O 3 , Pb) = (0.8±3.1)×1 0?。本研究工作先后得到国家自然科学基金重点项目(2003CB716300),国家自然科学基金创新群体(10121503)的资助。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 引言  8-14
  1.1 太阳中微子的探测方法  8-9
  1.2 Weber 探测中微子与反中微子的相干散射理论  9
  1.3 Weber 的太阳中微子实验结果与目前的几个实验  9-13
  1.4 本人硕士期间主要工作  13-14
2 太阳中微子实验的原理及设计  14-22
  2.1 实验原理  14
  2.2 二个检验质量的扭秤系统设计  14-16
    2.2.1 扭秤设计  14-16
    2.2.2 扭秤系统  16
  2.3 四个检验质量的扭秤系统设计  16-19
    2.3.1 扭秤设计  16-18
    2.3.2 扭秤系统  18-19
  2.4 两种设计中附加系统的介绍  19-22
    2.4.1 悬挂系统  19-20
    2.4.2 扭转角度探测系统  20-21
    2.4.3 同步温度探测与反馈控制系统  21-22
3 实验  22-35
  3.1 实验前的关键步骤：加热去漂  22-25
    3.1.1 加热去漂的实验摸索  22-24
    3.1.2 钨丝加热去漂操作规范  24-25
  3.2 光杠杆系统的标定  25-26
  3.3 温度调制实验  26-32
    3.3.1 温度变化对扭秤平衡位置的影响  26-27
    3.3.2 调制实验前的准备  27-28
    3.3.3 温度调制与结论  28-32
  3.4 实验  32-35
4 实验结果及误差分析  35-47
  4.1 数据处理方法  35-36
  4.2 数据处理结果  36-41
  4.3 预计效应的计算与实验结论  41-43
  4.4 系统误差  43-47
5 总结与展望  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-52
附录1 硕士期间完成的论文  52-53
附录2 求24 小时信号幅度的计算程序  53-55
附录3 二元线性回归的拟合程序  55

太阳中微子反常相干散射的实验检验

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