發(fā)布時間：2020-11-16 12:08

　　 迄今為止人類唯一一次觀測到的少量超新星中微子事例來自于大麥哲倫云的SN1987A,該事件標志著中微子物理和中微子天文學進入了一個新的里程。目前世界上很多正在運行或者在建的中微子探測器對核心坍縮機制的超新星爆發(fā)中微子有了更好的探測能力,可以提供更大的統(tǒng)計量、更高的能量分辨率以及更準確的中微子味道信息。作為未來大型液閃探測器的其中一個,江門地下中微子實驗(JUNO)的中心探測器設(shè)計擁有20kt的液體閃爍體。對于lOkpc處且擁有典型參數(shù)的核心坍縮超新星,JUNO實驗可以觀測到5000個來自反貝塔衰變(IBD)的事例、2000個中微子-質(zhì)子彈性散射(pES)事例、超過300個中微子-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)的反解算法實現(xiàn)大型液閃探測器中不同反應(yīng)道超新星中微子能譜的重建。然后結(jié)合IBD反應(yīng)道和其他兩個彈性散射道v+p → v+p、v + e-→v + e-,還可以實現(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重建算法的模型無關(guān)性進行了檢驗。超新星是少見的天文學事件,這就要求一旦產(chǎn)生超新星爆發(fā),JUNO探測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)道進行JUNO實驗的在線超新星觸發(fā)的方案建議。該方案利用模擬數(shù)據(jù)給出了 SNIBD事例的篩選標準,以及電子學實現(xiàn)的邏輯思路。由于現(xiàn)在JUNO的電子學設(shè)計還未完全確定,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實驗可以滿足SNEWS 對于加入實驗的超新星誤觸發(fā)率的要求,而且也可以實現(xiàn)對于類似SN1987A距離的超新星的觸發(fā),對于100kpc量級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實驗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)的時間分布信息。論文中對應(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)時間分布的參數(shù)化模型。由于當前超新星的模擬需要耗費大量的時間和計算資源,該參數(shù)化模型可以更便捷的用于超新星中微子時間分布的相關(guān)唯象研究。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O572.321
【部分圖文】：

第１章引言??ｄｗｉｃｋ在實驗中觀測到，衰變產(chǎn)生的電子能譜是果對；８衰變中能量、動量以及自旋守恒的挑戰(zhàn)，Ｐ中，一個中性不帶電、自旋為｜且擁有相對論速，但未被探測到�；�于Ｐａｕｌｉ的假設(shè)，１９３３年Ｆｅ子理論對ｙＳ衰變進行解釋［１］，并將這種未被探中微子。之后多年，隨著對中微子研究探測的不．１?［２］）中對中微子的認識：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］就來自１０５４年北宋??仁宗時期的一次超新星爆發(fā)，相關(guān)史料《宋史》、《宋會要》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。”?２０世紀３０年代，Ｚｗｉｃｋｙ和Ｂａａｄｅ開始系統(tǒng)的研究超新星，并根據(jù)觀測??特征將它們區(qū)分為五種，現(xiàn)在習慣上將超新星分為Ｉ型和ｎ型兩大類。自那之??后，每年天文學家通過各種觀測手段可以觀測到１０到３０個超新星，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。星云坍縮碎裂成很多小區(qū)域，它們會不斷收縮形成恒星??核。這些原恒星旋轉(zhuǎn)的越來越快且隨著收縮溫度不斷上升，當原恒星的中心溫度??升高到某一點，氫開始聚變成氦，此時原恒星進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，氦開始燃燒形成碳。恒星燃燒氦形成碳的過程所經(jīng)歷的時遠短于氫燃燒形成氦的過程。??如果恒星質(zhì)量小于８ＭＱ（ｓｏｌａｒ?ｍａｓｓ），碳核持續(xù)收縮，卻無法達到點燃碳的，最終依靠電子簡并壓來抵抗恒星的引力勢能。此時恒星內(nèi)核開始形成白，每一次的熱脈沖都會導致恒星外層的膨脹，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)核收縮導致度升高足以使碳燃燒形成氖，并重復內(nèi)核收縮與外層燃燒的過程產(chǎn)生新的重，一直到鐵核形成。由于鐵聚變無法產(chǎn)生能量，鐵核無法被點燃。恒星失去反應(yīng)的能量來源，主要依靠內(nèi)核中的電子簡并壓力抵抗引力壓力。內(nèi)核外層增加導致的不穩(wěn)定會使得內(nèi)核中的電子簡并壓無法抵抗星體的引力勢能，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，無法抵抗引力的作用，恒星甚至會最終班縮形成黑洞。??
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本文編號：2886210