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【科学讲座】邢志忠:中微子:宇宙的“热”暗物质

2017年6月8日19:00,科学前沿进展名家系列讲第80讲在国科大玉泉路校区阶一5教室举行。讲座报告人是来自中科院高能所的邢志忠研究员,邢志忠老师也是国科大本科生的力学主讲老师。“中微子有孤独寂寞冷的性质”邢志忠老师以风趣的介绍开始了他今天的:中微子,宇宙的“热”暗物质讲座。

什么是中微子?自旋=1/2,体重很轻,性格很害羞,三姐妹,电中性。邢老师用这些准确而又风趣的描述为我们简单介绍了中微子。它是宇宙演化参与者和见证者。自然界中太阳和地球的大气层甚至人类自己都能产生中微子。人体每天都能放出三到四亿个中微子,而太阳所发出的中微子每天有大约一万亿个穿过人体。然而由于中微子与其它的物质基本不起反应,所以对我们的生活也没产生什么影响。

作为主要内容,邢老师先介绍了中微子的发现历史。β衰变按照原有理论应是分立谱,但是1914年的实验中发现却是连续谱。著名科学家波尔提出微观条件下能量不守恒的假设。而泡利则认为是产生了一种新粒子。1933年,费米完善了β衰变理论,并将泡利假设的粒子命名为中微子。1956年在试验中首次被发现,但是这是在认定宇称守恒的条件下被计算出的,而随后证明了宇称不守恒,这个实验结果受到了广泛的质疑。

尔后邢老师介绍了中微子震荡的性质,中微子共有三种即电子中微子,μ子中微子和τ子中微子,中微子震荡即中微子可以在这三种之间转换。1968年Davis提出太阳中微子失踪之谜,及太阳到达地球的中微子仅有理论值的一半。之后 Davis率先测量太阳中微子并发现太阳中微子味转化,并因此获得2002年诺贝尔奖。

谈及中微子震荡,就不得不谈到中国的大亚湾实验。邢老师介绍到,这个项目面对来自世界上多个国家科研队伍的竞争。2011年的时候,日本已经初步得出结论,但由于置信度过低不为学术界所采纳。法国韩国也在紧锣密鼓的进行中。而最终,来自中国的科研队伍,因为设备先进,人员素质过硬,最后摘得了这项桂冠,测量了中微子第三种震荡模式。现在中国正在进行投资达22亿的江门实验,邢老师鼓励道,如果同学们对中微子感兴趣,现在正是大展身手的好时机。

最后,邢老师谈到了中微子与反物质和暗物质。大爆炸之初,宇宙中的能量全部来自于中微子和光子,而随着宇宙温度的降低,中微子退耦,光子退耦。现在,宇宙中的能量主要由暗物质和暗能量以及物质组成,其中物质只有不到百分之五。探测宇宙背景中的中微子,有助于解开宇宙我校暗物质和反物质的未解之谜,现在理论上可以使用发生β衰变的原子核俘获极低能中微子。然而这个实验现在还无法实现,这正是我们这一辈人所需要努力的。(文/殷大利 图/曲云鹏 来源/国科大记者团)

邢志忠老师做精彩讲座

主讲人介绍:

邢志忠,高能所研究员,理论物理室主任;国科大岗位教授,近代物理系主任。目前主要从事中微子物理学的理论研究,讲授本科生《粒子物理学基础》选修课。

延伸阅读:

  “科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是太阳集团tcy8722大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由太阳集团tcy8722大学本科部主办,讲座召集人为周琪院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。

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