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反电子中微子的反β衰变反应链实验的触发系统实现

薛涛  
【摘要】: 中微子的实验研究对理解宇宙的演化和揭示可能出现的新物理具有非常重要的意义,是当前的一个研究热点。 论文从不同类型中微子物理实验研究的目的和要求出发,分析了在中微子探测中所采用的反电子中微子反β衰变反应链模式的特性。有针对性地设计了相关的电子学触发系统,实现了对中微子信号的探测。 针对日本超级神冈中微子实验在探测超新星遗迹中微子过程中所出现的本底与信号特性,首次提出了正电子关联的强制触发机制。在该实验已有的触发系统基础上添加了强制触发模块,使探测器在纯水环境中具有识别反电子中微子的反β衰变反应链的能力。该方法成功降低了非关联的宇宙线本底,提高了统计显著性,实现无触发阈状态下探测中微子事例,触发模块自身的触发效率接近100%。并在水质切伦科夫探测器中首次观察到中子衰变曲线,测量出相应的中子寿命为(201±13)μs。 而在要求高精度的大亚湾反应堆中微子振荡实验中,为整个实验设计了完整的触发系统。通过多种独立触发机制的互相校验,保证触发的高效率和可测量;用高速可编程电子学技术提高了触发系统的灵活性,能适用于不同的子探测器;设计了子探测器间的交叉触发增强对本底事例的研究手段;独立高精度的时钟系统提供了分布式实验站的基准时间,在不增加相关子探测器相关度的前提下建立物理事例的时间关联。


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