中微子振荡的发现 中微子简史 太阳中微子 大气中微子 大亚湾实验 探索 我们身边看不见的存在 桂林高教会议  2017年8月24号 邢志忠 高能所理论物理室 国科大近代物理系 中微子简史 太阳中微子 大气中微子 大亚湾实验 探索 我们身边看不见的存在 Einstein: Imagination is more important than knowledge! 桂林高教会议  2017年8月24号

中微子：无所不在的幽灵粒子 标准模型 物质粒子 力粒子 基本性质： 电荷 = 0 自旋 = ½ 质量 = 0 速度 = c 左手螺旋度 大爆炸 标准模型 基本性质： 电荷 = 0 自旋 = ½ 质量 = 0 速度 = c 左手螺旋度 物质粒子 星系 人体 力粒子 中微子 超新星 太阳 地球 反应堆 加速器

孤独、寂寞、冷 费米子： Matter building block particles 蚂蚁 玻色子： 大象 Force carrying particles

曾经沧海难为水 1 中微子：宇宙演化的参与者与见证者    < 1% 3 2

1930年：衰变 怎么解释？ discrepancy 能量守恒危机 = 新物理 ? 二体衰变 J. Chadwick 1914/C. Ellis 1920-1927

两条路线的分歧  giving up sth  adding in sth Wolfgang Pauli (1930) Niels Bohr Wolfgang Pauli (1930) 发表不是硬道理 泡利是通过非正式渠道（信件、私下交谈）提出了新粒子的想法….

1933年：索尔维会议 泡利参加了此次峰会并成功地卖掉了他的想法，买家是意大利人…. Paul Langevin

费米的衰变理论 ★ Pauli’s idea: neutrinos Enrico Fermi 将三个崭新的概念结合起来，发展出衰变的有效场论： I will be remembered for this paper. ------ Fermi in Italian Alps, Christmas 1933 ★ Pauli’s idea: neutrinos ★ Dirac’s idea: creation of particles ★ Heisenberg’s idea: isospin symmetry

发表才是硬道理 This is Fermi’s best theoretical work! ---- C.N. Yang 论文被NATURE拒绝后，发表在这家不起眼的期刊上。次年新作发表在Z. Phys.

弱相互作用：弱在何处？ From Fermi’s current-current interaction to weak charged-current gauge interactions (exercise: g). 低能有效理论 标准理论

1956年： 发现中微子 F. Reines and C. Cowan detected reactor antineutrinos via two flashes separated by some s

第二类中微子 The muon neutrino, the muon’s neutral counterpart, was discovered by Leon Lederman, Melvin Schwartz and Jack Steinberger in 1962. Neutrino flavor conversion was proposed by Z. Maki, M. Nakagawa and S. Sakata in 1962. Bruno Pontecorvo: formulated neutrino oscillation in 1968.

中微子振荡 二味简化情形 example 中微子质量本征态 不等于 中微子相互作用本征态：中微子混合 与 中微子振荡 中微子质量本征态 不等于 中微子相互作用本征态：中微子混合 与 中微子振荡 example 二味简化情形 相 互 作 用 态 质 量 态 目前的探测技术只能测量相互作用本征态

太阳为什么发光发热？ Only the neutrinos could be observed. light/photon Hans Bethe (1939), George Gamow & Mario Schoenberg (1940, 1941) Raymond Davis: born in 1914, discovery in 1968 and Nobel Prize in 2002 Observed the solar neutrinos and an anomaly in 1968

太阳中微子振荡 真空振荡为主 MSW物质效应为主 Beryllium ’s ~ 56% Boron ’s ~ 32%

当年测量太阳中微子的新想法 陈华森：1942年3月16日出生于重庆，1987年11月7日因白血病去世。1984年SNO合作组成立之初，陈担任美方发言人……. 1964年 加州理工学士 1968年 普林斯顿博士 以重水作为探测媒介，一石三鸟 重 水 SNO: 实验获得了与标准太阳模型无关的可靠证据并验证了该模型 2001 McDonald教授因此荣获2015年度的诺奖 Arthur McDonald

SNO实验结果 Nucl-ex/0610020 J. Bahcall Solar electron neutrinos convert to muon and tau neutrinos!

Mc教授在国科大 2017.5.16

1998年：大气中微子 Atmospheric muon neutrino deficit was firmly established at Super-Kamiokande (Y. Totsuka & T. Kajita 1998). SK水契仑柯夫探测器

C. Sagi/ICHEP04 电子型中微子 缪子型中微子

最简单的解：中微子振荡 atmosphere 中微子混合 户冢教授不幸于2008年7月去世，而梶田教授荣获了2015年度诺贝尔奖

梶田在北京INSS2013暑期学校授课 答疑 讲课

作为理论人，我荣幸地参与和见证了那些如今看起来很重要的事件!

2011年的国际竞争态势 日本实验：福岛大地震滞后 法国实验：近点探测器落后 韩国实验：分析不得法落后

1+2+3 应急方案 电子型反中微子通过振荡而消失： 近点探测器 王贻芳 55 days of data 10416 events 远点探测器 近点探测器 电子型反中微子通过振荡而消失：

H 8 March 4 July Exciting 2012 历史瞬间

大奖 2016 Fundamental Physics Breakthrough Prize 三百万美金 Kam-Biu Luk: the Daya Bay Collaboration Yifang Wang: the Daya Bay Collaboration Koichiro Nishikawa: the K2K/T2K Collaboration Atsuto Suzuki: the KamLAND Collaboration Arthur B. McDonald: the SNO Collaboration Takaaki Kajita: the Super K Collaboration Yoichiro Suzuki: the Super K Collaboration 大亚湾中微子实验荣获2006年度国家自然科学一等奖 江门中微子实验正在进行中，旨在测量中微子质量等级

2017年：已知与未知 We’ve learnt a lot from  oscillations: It’s more exciting that the SM is incomplete, although the Higgs has been discovered. But a number of burning questions:  the Majorana nature?  the absolute  mass scale?  the  mass hierarchy?  the octant of ?  the Dirac phase ?  the Majorana phases?  the sterile neutrino species?

Intelligence Quotient 结束语：眼光、智商、健康、运气… 科研的原动力本应是我们对这个世界的种种好奇：Curiosity is the very basis of education and if you tell me that curiosity killed the cat, I say only the cat died nobly ----- A. Edinborough Adversity Quotient Intelligence Quotient Emotion Quotient 智商 逆商 情商 Boltzmann Feynman 张益唐 http://www.iqtest.dk 小练习