發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 12:08

　　 迄今為止人類唯一一次觀測(cè)到的少量超新星中微子事例來(lái)自于大麥哲倫云的SN1987A,該事件標(biāo)志著中微子物理和中微子天文學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的里程。目前世界上很多正在運(yùn)行或者在建的中微子探測(cè)器對(duì)核心坍縮機(jī)制的超新星爆發(fā)中微子有了更好的探測(cè)能力,可以提供更大的統(tǒng)計(jì)量、更高的能量分辨率以及更準(zhǔn)確的中微子味道信息。作為未來(lái)大型液閃探測(cè)器的其中一個(gè),江門地下中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)的中心探測(cè)器設(shè)計(jì)擁有20kt的液體閃爍體。對(duì)于lOkpc處且擁有典型參數(shù)的核心坍縮超新星,JUNO實(shí)驗(yàn)可以觀測(cè)到5000個(gè)來(lái)自反貝塔衰變(IBD)的事例、2000個(gè)中微子-質(zhì)子彈性散射(pES)事例、超過(guò)300個(gè)中微子-電子彈性散射(eES)事例和中微子作用到12C上的帶電流與中性流事例。本論文提出了利用奇異值分解(Singular Value Decomposition)的反解算法實(shí)現(xiàn)大型液閃探測(cè)器中不同反應(yīng)道超新星中微子能譜的重建。然后結(jié)合IBD反應(yīng)道和其他兩個(gè)彈性散射道v+p → v+p、v + e-→v + e-,還可以實(shí)現(xiàn)不同味道中微子能譜的分離。本論文還利用不同組的數(shù)值超新星中微子模型對(duì)重建算法的模型無(wú)關(guān)性進(jìn)行了檢驗(yàn)。超新星是少見(jiàn)的天文學(xué)事件,這就要求一旦產(chǎn)生超新星爆發(fā),JUNO探測(cè)器需要盡可能多的記錄下超新星中微子的相關(guān)信息。因此本論文給出了利用IBD反應(yīng)道進(jìn)行JUNO實(shí)驗(yàn)的在線超新星觸發(fā)的方案建議。該方案利用模擬數(shù)據(jù)給出了 SNIBD事例的篩選標(biāo)準(zhǔn),以及電子學(xué)實(shí)現(xiàn)的邏輯思路。由于現(xiàn)在JUNO的電子學(xué)設(shè)計(jì)還未完全確定,本論文還討論了如何選取方案中的參數(shù)和相應(yīng)情況下的超新星誤觸發(fā)率以及超新星觸發(fā)效率�；�于該觸發(fā)方案,JUNO實(shí)驗(yàn)可以滿足SNEWS 對(duì)于加入實(shí)驗(yàn)的超新星誤觸發(fā)率的要求,而且也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于類似SN1987A距離的超新星的觸發(fā),對(duì)于100kpc量級(jí)的超新星也具有觸發(fā)能力。一旦有超新星事例被觸發(fā),JUNO實(shí)驗(yàn)除了可以記錄超新星中微子的能譜信息,也可以提供相應(yīng)的時(shí)間分布信息。論文中對(duì)應(yīng)Garching組的超新星中微子數(shù)值模擬,給出了不同味道中微子的源處超新星中微子數(shù)時(shí)間分布的參數(shù)化模型。由于當(dāng)前超新星的模擬需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和計(jì)算資源,該參數(shù)化模型可以更便捷的用于超新星中微子時(shí)間分布的相關(guān)唯象研究。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O572.321
【部分圖文】：

第１章引言??ｄｗｉｃｋ在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到，衰變產(chǎn)生的電子能譜是果對(duì)；８衰變中能量、動(dòng)量以及自旋守恒的挑戰(zhàn)，Ｐ中，一個(gè)中性不帶電、自旋為｜且擁有相對(duì)論速，但未被探測(cè)到。基于Ｐａｕｌｉ的假設(shè)，１９３３年Ｆｅ子理論對(duì)ｙＳ衰變進(jìn)行解釋［１］，并將這種未被探中微子。之后多年，隨著對(duì)中微子研究探測(cè)的不．１?［２］）中對(duì)中微子的認(rèn)識(shí)：中微子是電中性、質(zhì)互作用；共存在三種味道的中微子ｖｅ、％和＼，三代輕子（ｅ，ｖｅ）、（／／，?Ｖ＃）、（ｒ，?ｖＴ）各自保持輕子數(shù)所有反中微子是右手征的，且正反中微子是不同Ｓｔａｎｄａｒｄ?Ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ?Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??

間可觀察到的客星很可能就是超新星。有名的蟹狀星云［１１］就來(lái)自１０５４年北宋??仁宗時(shí)期的一次超新星爆發(fā)，相關(guān)史料《宋史》、《宋會(huì)要》等中均有記載。如??圖１．２?［１２］，《宋史》記載道：“……至和元年五月己丑，出天官東南可數(shù)寸，歲月??稍沒(méi)�！�?２０世紀(jì)３０年代，Ｚｗｉｃｋｙ和Ｂａａｄｅ開(kāi)始系統(tǒng)的研究超新星，并根據(jù)觀測(cè)??特征將它們區(qū)分為五種，現(xiàn)在習(xí)慣上將超新星分為Ｉ型和ｎ型兩大類。自那之??后，每年天文學(xué)家通過(guò)各種觀測(cè)手段可以觀測(cè)到１０到３０個(gè)超新星，極大的豐富??了超新星研究的數(shù)據(jù)資料。??１．２．１?１■亙星演化??所有的恒星都誕生于冰冷、致密的星云或者分子云的坍縮之中，這也是恒星??演化（圖１．３）的起點(diǎn)。星云坍縮碎裂成很多小區(qū)域，它們會(huì)不斷收縮形成恒星??核。這些原恒星旋轉(zhuǎn)的越來(lái)越快且隨著收縮溫度不斷上升，當(dāng)原恒星的中心溫度??升高到某一點(diǎn)，氫開(kāi)始聚變成氦，此時(shí)原恒星進(jìn)入了主序恒星的行列。一旦內(nèi)核??中的氫全部燃燒形成氦

的能量產(chǎn)生率增加，導(dǎo)致恒星膨脹，亮度增加。恒星步入了紅巨星階段。最核溫度不斷升高，氦開(kāi)始燃燒形成碳。恒星燃燒氦形成碳的過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)遠(yuǎn)短于氫燃燒形成氦的過(guò)程。??如果恒星質(zhì)量小于８ＭＱ（ｓｏｌａｒ?ｍａｓｓ），碳核持續(xù)收縮，卻無(wú)法達(dá)到點(diǎn)燃碳的，最終依靠電子簡(jiǎn)并壓來(lái)抵抗恒星的引力勢(shì)能。此時(shí)恒星內(nèi)核開(kāi)始形成白，每一次的熱脈沖都會(huì)導(dǎo)致恒星外層的膨脹，并伴隨質(zhì)量丟失，直到外層全噴射出去，形成行星狀星云。如果恒星質(zhì)量大于８ＭＱ，恒星內(nèi)核收縮導(dǎo)致度升高足以使碳燃燒形成氖，并重復(fù)內(nèi)核收縮與外層燃燒的過(guò)程產(chǎn)生新的重，一直到鐵核形成。由于鐵聚變無(wú)法產(chǎn)生能量，鐵核無(wú)法被點(diǎn)燃。恒星失去反應(yīng)的能量來(lái)源，主要依靠?jī)?nèi)核中的電子簡(jiǎn)并壓力抵抗引力壓力。內(nèi)核外層增加導(dǎo)致的不穩(wěn)定會(huì)使得內(nèi)核中的電子簡(jiǎn)并壓無(wú)法抵抗星體的引力勢(shì)能，內(nèi)不斷坍縮，直到內(nèi)核形成原初中子星。不停坍落的物質(zhì)會(huì)被原初中子星反激波，將外層物質(zhì)吹出，發(fā)生超新星爆發(fā)。如果內(nèi)核質(zhì)量大于３Ｍ０左右，無(wú)法抵抗引力的作用，恒星甚至?xí)�最終班縮形成黑洞。??
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