大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)

王貽芳

大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)計(jì)劃利用我國(guó)大亞灣核電站群獨(dú)有的自然條件，特別是其堆功率高，周圍有山，便于建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)室等與國(guó)際上同類反應(yīng)堆相比所獨(dú)有的條件，測(cè)量中微子振蕩的6個(gè)關(guān)鍵參數(shù)之一，也是目前未知的兩個(gè)參數(shù)之一——中微子交叉混合角θ13。該項(xiàng)目可測(cè)量混合角sin22θ13在90%的置信度下達(dá)到0.01的精度，較過(guò)去的實(shí)驗(yàn)提高近一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)中微子物理的未來(lái)發(fā)展將提供方向性指導(dǎo)，特別是對(duì)理解宇宙中“反物質(zhì)消失之謎”具有重要意義。由于其重大的科學(xué)意義，目前已得到中國(guó)科學(xué)院、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、廣東省、深圳市、中國(guó)廣東核電集團(tuán)和美國(guó)能源部的大力支持，是中美兩國(guó)目前在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域最大的合作項(xiàng)目之一，有望取得重大原始性創(chuàng)新成果。

1 實(shí)驗(yàn)的科學(xué)意義與目標(biāo)

1.1 中微子物理及θ13

粒子物理研究的結(jié)果表明，構(gòu)成物質(zhì)世界最基本的12種粒子中有3種是中微子（電子中微子，μ中微子和τ中微子）。中微子不帶電，僅參與非常微弱的弱相互作用，極難探測(cè)。但宇宙中存在大量的中微子，約為100個(gè)/cm3，與光子數(shù)相等。它在最微觀的粒子物理規(guī)律和最宏觀的宇宙的起源及演化中都起著十分重大的作用。雖然粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型假設(shè)中微子質(zhì)量為零，但由于中微子在宇宙中數(shù)量巨大，其質(zhì)量是否絕對(duì)為零，對(duì)粒子物理，天體物理與宇宙學(xué)均具有根本的影響。過(guò)去幾十年來(lái)，大量的直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)均未獲得中微子質(zhì)量不為零的證據(jù)。

20世紀(jì)60年代，Pontecorvo B提出如果中微子有質(zhì)量，且其質(zhì)量本征態(tài)不同于弱作用本征態(tài)，由量子力學(xué)的基本原理可推知不同的中微子在飛行中能夠互相轉(zhuǎn)換，即由一種中微子變?yōu)榱硪环N中微子，稱之為中微子混合，或中微子振蕩。中微子振蕩與中微子質(zhì)量有關(guān)，是探測(cè)中微子質(zhì)量最靈敏的方法。三種不同的中微子之間相互轉(zhuǎn)換規(guī)律可用下列矩陣描述：

其中cij＝cosθij，sij＝sinθij（i,j＝1,2, 3）。這里第一個(gè)矩陣（混合角θ23）描述通常所說(shuō)的大氣中微子振蕩，第三個(gè)矩陣（混合角θ12）描述通常所說(shuō)的太陽(yáng)中微子振蕩。它們已分別由Homestate，Super-K，SNO與KamLAND等實(shí)驗(yàn)先后證實(shí)其不為零，即中微子之間發(fā)生了振蕩。由于其對(duì)粒子物理、天體物理與宇宙學(xué)的重要意義，Homestate與Super-K實(shí)驗(yàn)的Davis R與小柴昌俊分享了2002年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

第二個(gè)矩陣中的混合角θ13與CP項(xiàng)角δ目前還是未知數(shù)，美國(guó)物理學(xué)會(huì)在其2004年中微子研究報(bào)告中將用反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)測(cè)量sin22θ13列為未來(lái)實(shí)驗(yàn)的第一優(yōu)先，因?yàn)榫_測(cè)量θ13具有以下重大的科學(xué)意義。

（1）它是中微子物理中6個(gè)最基本的參數(shù)之一，必須測(cè)量它的大小以了解輕子味混合與夸克味混合之間的關(guān)系，是構(gòu)建比標(biāo)準(zhǔn)模型更基本的大統(tǒng)一理論的基礎(chǔ)。

（2）θ13數(shù)值的大小決定了中微子振蕩中的CP項(xiàng)角δ是否能被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到，而該CP相角通過(guò)leptogenesis機(jī)制可以解釋宇宙中“反物質(zhì)消失之謎”，即為什么我們今天看不到宇宙大爆炸后產(chǎn)生的與物質(zhì)數(shù)量相同的反物質(zhì)。如果sin22θ13在人們所預(yù)計(jì)的0.01～0.03之間，則中微子混合的CP相角可以測(cè)量，宇宙中“反物質(zhì)消失之謎”可能得以解釋。如果它太小，則中微子的CP相角無(wú)法測(cè)量，目前用中微子混合來(lái)解釋宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)不對(duì)稱的理論便無(wú)法證實(shí)。

（3）sin22θ13接近于零也預(yù)示著新物理或一種新的對(duì)稱性的存在。因此不論是測(cè)得sin22θ13或只給出其上限值，均有極為重要的意義。

（4）中微子振蕩是第一個(gè)，也是目前唯一超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的物理現(xiàn)象，精確測(cè)定它的數(shù)值將使我們能夠?qū)ふ遗c鑒別超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。

目前理論上對(duì)sin22θ13的預(yù)言相差很大，不同的模型給出完全不同的數(shù)值，但基本上集中在0.001～0.1之間。因此實(shí)驗(yàn)上希望測(cè)量sin22θ13的靈敏度應(yīng)達(dá)到0.01以下。目前大多數(shù)理論不認(rèn)為sin22θ13會(huì)嚴(yán)格為零（因?yàn)檫@需要新的對(duì)稱性保證），即使為零，由于輻射修正，在低能情況下也會(huì)表現(xiàn)出不為零。

實(shí)驗(yàn)上對(duì)sin22θ13的測(cè)量目前均未給出肯定的答案。Chooz、Palo Verde與Super-K等實(shí)驗(yàn)在直接搜尋中未發(fā)現(xiàn)sin22θ13不為零的證據(jù)。其給出的sin22θ13的上限在90%的置信度下為0.17，對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)誤差為3.9%。而利用目前全部中微子實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果得出sin2θ13的最可幾值約為0.01（相應(yīng)于sin22θ13＝0.04）。可見(jiàn)將sin22θ13的測(cè)量靈敏度下推到0.01左右在理論與實(shí)驗(yàn)方面都具有極為重要的意義，而這要求實(shí)驗(yàn)誤差達(dá)到小于0.5%的水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)都提出了極大的挑戰(zhàn)。

1.2 反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)測(cè)量θ13

研究中微子的相互作用規(guī)律，首先就要有合適的中微子源。測(cè)量中微子，實(shí)際上是測(cè)量它與探測(cè)器及周圍物質(zhì)相互作用的產(chǎn)物。由于中微子是弱作用粒子，有極強(qiáng)的穿透力，作用率極低，因此對(duì)它的測(cè)量十分困難，必須找到盡可能強(qiáng)的源。太陽(yáng)在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量中微子（太陽(yáng)中微子）；宇宙線粒子在進(jìn)入大氣層后與大氣發(fā)生相互作用，也會(huì)產(chǎn)生大量中微子（大氣中微子）；但這些中微子由于流強(qiáng)不夠或距離太遠(yuǎn)，不適合測(cè)量振蕩幾率極小的θ13。通過(guò)粒子加速器可以產(chǎn)生所需的中微子，也可以測(cè)量θ13，其振蕩幾率可近似由下式表示：

其中θ13、地球的電子密度A（r）和CP相位角δCP都未知。因此僅通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量振蕩幾率P（νμ→νe）很難唯一確定其中任何一個(gè)參數(shù)。另一個(gè)問(wèn)題就是，此類實(shí)驗(yàn)要求有流強(qiáng)極高的質(zhì)子加速器或μ子儲(chǔ)存環(huán)作為中微子工廠，耗資巨大。

與此相反，核電站在利用核能發(fā)電時(shí)，其核反應(yīng)過(guò)程會(huì)有許多次級(jí)粒子產(chǎn)生，包括大量的電子反中微子（以下簡(jiǎn)稱為中微子），是很好的中微子源。中微子輻射各向同性，產(chǎn)生率與核電站的熱功率成正比，流量與觀測(cè)點(diǎn)距反應(yīng)堆的距離平方成反比。由于與探測(cè)器的距離較近，反應(yīng)堆中微子的通量比太陽(yáng)和大氣中微子高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以用來(lái)測(cè)量振蕩幾率極小的θ13。其振蕩幾率如下式所示：

由于測(cè)得的振蕩幾率只與θ13這個(gè)未知數(shù)有關(guān)，可以唯一確定θ13。反應(yīng)堆中微子如果發(fā)生振蕩，會(huì)造成一部分中微子轉(zhuǎn)化為另一種不能被探測(cè)到的中微子，因而觀測(cè)到的中微子數(shù)會(huì)偏離平方反比關(guān)系。在距離反應(yīng)堆2 km左右的地方此效應(yīng)為極大。同時(shí)由于不同能量的中微子振蕩頻率不同，觀測(cè)到的能譜將發(fā)生有規(guī)律的畸變。通過(guò)對(duì)中微子總數(shù)與能譜的觀測(cè)，可以確定θ13的大小。反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)耗資較少，技術(shù)成熟，建設(shè)周期短。它的結(jié)果可以為耗資巨大的加速器長(zhǎng)基線中微子振蕩實(shí)驗(yàn)（用來(lái)測(cè)量的符號(hào)和δCP）指明方向。

1.3 大亞灣實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

基于以上認(rèn)識(shí)，用反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)測(cè)量θ13成為當(dāng)前國(guó)際粒子物理實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn)。中國(guó)的高能物理學(xué)家自2003年起進(jìn)行了大量的研究和計(jì)算，并進(jìn)行了實(shí)地考察，提出了利用大亞灣反應(yīng)堆測(cè)量中微子混合角θ13的設(shè)想。與此同時(shí)，日本、美國(guó)、歐洲和韓國(guó)等也提出了他們的方案，前后共有8個(gè)之多。

大亞灣核電站在反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)上有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。不僅反應(yīng)堆的總功率大（到2010年嶺澳二期建成后將成為世界上第二大核反應(yīng)堆群），更重要的是附近有山，可以建立地下實(shí)驗(yàn)室，以提供足夠的屏蔽。對(duì)低能量、低事例率、高精度的中微子實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，減少宇宙射線和天然放射性本底是最重要的前提。世界上其他可能用來(lái)做此類實(shí)驗(yàn)的核電廠附近都缺乏足夠的巖石覆蓋。

我們的大亞灣實(shí)驗(yàn)具有最好的自然條件與靈敏度。經(jīng)過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)與合并組合，如大亞灣實(shí)驗(yàn)組合了美國(guó)的Diablo Canyon與Braidwood實(shí)驗(yàn)，法國(guó)的Double Chooz實(shí)驗(yàn)組合了日本的KASKA實(shí)驗(yàn)，目前國(guó)際上仍在積極推進(jìn)的只有大亞灣實(shí)驗(yàn)和法國(guó)的Double Chooz實(shí)驗(yàn)。

2 反應(yīng)堆中微子探測(cè)及其實(shí)驗(yàn)

富含質(zhì)子而發(fā)光效率高的液體閃爍體被廣泛用于低能中微子實(shí)驗(yàn)中。反應(yīng)堆產(chǎn)生的反電子中微子與探測(cè)器中摻釓的液體閃爍體發(fā)生如下的反β 衰變反應(yīng)，產(chǎn)生正電子與中子信號(hào)

e+發(fā)生電離損失并與電子湮滅形成快信號(hào)；中子慢化后（慢化時(shí)間約30 μs）為液閃中的釓俘獲，放出共8 MeV的數(shù)個(gè)γ光子，形成延遲信號(hào)。中微子的特征信號(hào)即為快信號(hào)與延遲信號(hào)在特征時(shí)間窗內(nèi)的符合。釓元素對(duì)中子的俘獲截面非常高，通過(guò)在液閃中摻釓，可以縮短正電子快信號(hào)與中子俘獲信號(hào)之間的時(shí)間窗，降低本底。同時(shí)中子在釓上俘獲后放出的γ光子能量遠(yuǎn)高于天然放射性本底 （一般小于3 MeV），可以據(jù)此排除本底。而中子在質(zhì)子上俘獲放出的伽馬光子為2.2 MeV，難以與天然放射性區(qū)分。

在反β衰變反應(yīng)中，中微子的能量基本上都被正電子帶走，因此快信號(hào)反應(yīng)了中微子的能量。反β衰變反應(yīng)的截面及其乘積即為中微子探測(cè)器觀測(cè)到的中微子能譜。

自20世紀(jì)80年代起，國(guó)際上已成功地完成了近10個(gè)反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)，目前仍有一個(gè)在運(yùn)行中。探測(cè)器與反應(yīng)堆的距離由20多m發(fā)展至200 km，重量由幾十千克發(fā)展至幾千噸。目前精度最高的實(shí)驗(yàn)為Chooz，其系統(tǒng)誤差為2.7%，統(tǒng)計(jì)誤差為2.8%。

3 大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)總體方案

如前所述，過(guò)去的反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)，精度一般在3%～6%，其中約2%～3%來(lái)源于對(duì)反應(yīng)堆中微子通量及其能譜的了解，1%～3%來(lái)源于探測(cè)器，1%～3%來(lái)源于本底。大亞灣實(shí)驗(yàn)為了達(dá)到在90%以上置信水平下0.01的靈敏度，要求實(shí)驗(yàn)的總誤差小于0.5%。因此我們采用了相對(duì)測(cè)量的辦法，在最優(yōu)化基線處（振蕩最大值處）放置遠(yuǎn)端探測(cè)器和在離反應(yīng)堆很近的地方放置完全相同的近探測(cè)器，用以測(cè)量近端和遠(yuǎn)端不同距離時(shí)中微子事例相對(duì)的存活幾率（振蕩幾率），以消除反應(yīng)堆中微子通量及其能譜的誤差，也部分抵消探測(cè)效率、有效體積、總質(zhì)子數(shù)和能量測(cè)量等方面的誤差。

考慮到大亞灣反應(yīng)堆群的特殊布局，實(shí)驗(yàn)將采用三個(gè)探測(cè)器。兩個(gè)近點(diǎn)探測(cè)器分別對(duì)大亞灣（距離364 m）和嶺澳（距離504 m）的反應(yīng)堆進(jìn)行測(cè)量，遠(yuǎn)端探測(cè)器距嶺澳核電站為1615 m，距大亞灣核電站為1985 m。各探測(cè)器位置的選取經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的最優(yōu)化計(jì)算，主要影響因素包括根據(jù)山的具體形狀計(jì)算的宇宙線本底、反應(yīng)堆誤差的抵消、估計(jì)的探測(cè)器誤差以及統(tǒng)計(jì)誤差等。探測(cè)器設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的，同一探測(cè)器分別在近端和遠(yuǎn)端進(jìn)行測(cè)量，利用探測(cè)器之間的相對(duì)刻度，可以有效地消除由探測(cè)器的微小差異產(chǎn)生的誤差，并有利于本底的精確減除。為了減少宇宙線本底，探測(cè)器必須有足夠的巖石覆蓋。計(jì)劃開(kāi)挖一條從地面進(jìn)入山腹的隧道，連結(jié)3個(gè)放置探測(cè)器的地下實(shí)驗(yàn)廳，隧道總長(zhǎng)約3000 m。

3.2 大亞灣中微子探測(cè)器

大亞灣中微子探測(cè)器包括兩部分：一是中微子探測(cè)器探測(cè)中微子信號(hào)，一是宇宙線探測(cè)器探測(cè)本底。我們選用水作為宇宙線探測(cè)器兼作屏蔽介質(zhì)，中微子探測(cè)器置于其中。

3.2.1 中微子探測(cè)器

為了減少統(tǒng)計(jì)誤差，使其不影響總體精度，中微子探測(cè)器的靶材料應(yīng)足夠大。但是探測(cè)器過(guò)大會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題，比如說(shuō)由于隧道大小的限制，運(yùn)輸困難，光在探測(cè)器中的傳播較難精確模擬等等。為此我們采用多個(gè)獨(dú)立探測(cè)器模塊的辦法，每個(gè)模塊完全相同，通過(guò)遠(yuǎn)近探測(cè)器的相對(duì)測(cè)量，保證最大程度地抵消誤差。采用多模塊設(shè)計(jì)可以較好地對(duì)系統(tǒng)誤差實(shí)行多重控制，模塊之間也可以相互校驗(yàn)，糾正可能的錯(cuò)誤。綜合考慮利弊后，我們決定近端探測(cè)器放置兩個(gè)模塊，這樣可以互相校驗(yàn)，并防止因一個(gè)模塊出現(xiàn)故障而導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗。遠(yuǎn)端探測(cè)器采用四個(gè)模塊以提高事例率。經(jīng)過(guò)計(jì)算，每個(gè)模塊的靶質(zhì)量為20 t，因此遠(yuǎn)點(diǎn)探測(cè)器的靶質(zhì)量共為80 t，運(yùn)行3年后統(tǒng)計(jì)誤差小于0.2%。

為了減少系統(tǒng)誤差，我們仔細(xì)分析了以前幾個(gè)反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題與經(jīng)驗(yàn)，將中微子探測(cè)器設(shè)計(jì)成三層同心圓柱結(jié)構(gòu)，直徑5 m，高5 m，總重100 t。最里層是20 t摻釓的液閃作為中微子的靶。中間是集能層，由20 t普通液閃構(gòu)成，用來(lái)收集中微子事例在邊界的能量沉積，以提高判選效率，降低誤差。最外層為40 t礦物油用來(lái)屏蔽外部材料，特別是光電倍增管玻璃造成的天然放射性本底，礦物油內(nèi)置224只8吋光電倍增管，以探測(cè)中微子在液體閃爍體中產(chǎn)生的信號(hào)。每層之間用有機(jī)玻璃隔開(kāi)。

中微子探測(cè)器模塊的制作有兩個(gè)技術(shù)困難，一是穩(wěn)定、高透明度的摻釓液體閃爍體的配制，一是大直徑、高透明度、高精度與高強(qiáng)度的有機(jī)玻璃桶制作。經(jīng)過(guò)研究，我們已基本解決這兩個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。

3.2.2 muon子探測(cè)器

為屏蔽周圍環(huán)境與宇宙線造成的本底，需要足夠的屏蔽材料和有效的反符合探測(cè)器來(lái)標(biāo)記宇宙線事例。通過(guò)模擬，我們得出反符合探測(cè)器的效率須大于99.5%，誤差小于0.25%。目前尚沒(méi)有一種探測(cè)器可以保證達(dá)到此要求，并有一定冗余。為此我們將構(gòu)造多重反符合探測(cè)器，一是在水屏蔽中放置兩層光電倍增管，用來(lái)探測(cè)宇宙線在水中產(chǎn)生的切連科夫光。根據(jù)SuperK與KamLAND實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)及Geant4模擬計(jì)算，每層效率可達(dá)到95%，且可以互相校驗(yàn)。在水池頂部，放置三層阻性板探測(cè)器，其效率可達(dá)到95%以上。以上任意兩個(gè)探測(cè)器組合，總效率可達(dá)到99.5%，誤差小于0.25%。因此相互獨(dú)立的反符合探測(cè)器可以相互檢驗(yàn)，準(zhǔn)確確定各自的探測(cè)效率。

3.3 本底及其誤差

反應(yīng)堆中微子的能量較低，宇宙線和探測(cè)器及其周圍物質(zhì)中的天然放射性都能給其帶來(lái)大量本底。為了減小宇宙線本底，中微子探測(cè)器必須放在較深的地下，同時(shí)必須有足夠的主動(dòng)和被動(dòng)屏蔽來(lái)去除本底。本底可以自然地分成兩類：關(guān)聯(lián)本底和非關(guān)聯(lián)本底。非關(guān)聯(lián)本底是由兩個(gè)獨(dú)立信號(hào)在延遲時(shí)間窗內(nèi)偶然符合形成，其中快信號(hào)主要來(lái)源于探測(cè)器外部和內(nèi)部的天然放射性，延遲信號(hào)主要來(lái)源于宇宙線μ子產(chǎn)生的低能中子。關(guān)聯(lián)本底主要來(lái)源于3類：（1）被反符合探測(cè)器遺漏的宇宙線在探測(cè)器中產(chǎn)生的快中子與質(zhì)子碰撞，反沖質(zhì)子形成快信號(hào)，慢化后的中子被俘獲后形成延遲信號(hào)；（2）μ子在巖石中產(chǎn)生的中子漂移到中微子探測(cè)器后與質(zhì)子碰撞，反沖質(zhì)子形成快信號(hào)，慢化后的中子被俘獲后形成延遲信號(hào)；（3）μ子在探測(cè)器內(nèi)與原子核發(fā)生散裂反應(yīng)，產(chǎn)生8He與9Li同位素。這些同位素有15%到50%（具體數(shù)值不詳）的衰變幾率同時(shí)放出β粒子與中子，形成與中微子信號(hào)無(wú)法分辨的本底。其他的關(guān)聯(lián)本底，如直接來(lái)自宇宙線的多個(gè)質(zhì)子和中子，停止在探測(cè)器內(nèi)的μ子發(fā)生衰變或俘獲等，均可忽略。

根據(jù)數(shù)字化的大亞灣地區(qū)地形圖和地表宇宙線的流強(qiáng)、能量與角度分布進(jìn)行抽樣，通過(guò)模擬計(jì)算，得到各地下實(shí)驗(yàn)廳處的宇宙線流強(qiáng)、能量與角度。然后對(duì)μ子產(chǎn)生的中子和同位素利用GEANT3模擬軟件，根據(jù)上述探測(cè)器的實(shí)際情況進(jìn)行模擬，得到各類本底。由于本底模擬的不確定度較大，為保守起見(jiàn)，在物理分析中我們假定上述本底估計(jì)的誤差為100%，即由本底減除帶來(lái)的誤差等于本底/信號(hào)比。

3.4 實(shí)驗(yàn)誤差與靈敏度

根據(jù)以上討論，大亞灣實(shí)驗(yàn)的最終誤差可以總結(jié)如下：統(tǒng)計(jì)誤差0.2%；殘余反應(yīng)堆誤差0.1%；殘余系統(tǒng)誤差0.2%；近端本底/信號(hào)比0.4%；遠(yuǎn)端本底/信號(hào)比0.2%。

為了正確考慮系統(tǒng)誤差的影響，分析大亞灣實(shí)驗(yàn)的物理敏感度，我們將以上參數(shù)帶入如下帶pull項(xiàng)的χ2函數(shù)進(jìn)行最小化，

上式中，A表示對(duì)3個(gè)探測(cè)器求和，i對(duì)能譜的各個(gè)bin求和，表示測(cè)量到的第A個(gè)探測(cè)器第i個(gè)能量區(qū)內(nèi)的中微子事例數(shù)，T表示相應(yīng)的根據(jù)反應(yīng)堆功率數(shù)據(jù)計(jì)算的預(yù)期值，F(xiàn)，N，S表示預(yù)期的快中子、偶然符合本底和同位素本底的事例數(shù)。α，β，ε，η表示最小化參數(shù)，σ則表示各種系統(tǒng)誤差，其含義在上式中標(biāo)出。通過(guò)對(duì)中微子事例總數(shù)與能譜的聯(lián)合分析，我們得到大亞灣實(shí)驗(yàn)對(duì)sin22θ13在90%置信水平下的靈敏度。在目前實(shí)驗(yàn)所確定的Δm2的允許區(qū)間內(nèi)（陰影部分），大亞灣實(shí)驗(yàn)對(duì)sin22θ13的靈敏度均小于0.01，滿足實(shí)驗(yàn)要求。這表明實(shí)驗(yàn)方案合理，探測(cè)器設(shè)計(jì)與本底控制均達(dá)到要求。

4 實(shí)驗(yàn)的組織，經(jīng)費(fèi)與計(jì)劃

大亞灣實(shí)驗(yàn)?zāi)壳肮灿兄袊?guó)包括香港與臺(tái)灣地區(qū)15個(gè)研究單位，美國(guó)13個(gè)，俄國(guó)兩個(gè)及捷克一個(gè)研究單位參加，共約130位學(xué)者。按照國(guó)際慣例，我們組成了國(guó)際合作組，制訂了管理規(guī)章，建立了合作組委員會(huì)，選舉了執(zhí)行委員會(huì)與發(fā)言人。在項(xiàng)目的管理方面，設(shè)立了經(jīng)理部，建立了各子系統(tǒng)及設(shè)備的負(fù)責(zé)管理機(jī)制。目前各項(xiàng)工作都走上了正軌。大亞灣實(shí)驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)主要由中美兩國(guó)按二比一的比例投入，其他國(guó)家和地區(qū)各有一些實(shí)物投入。中國(guó)方面，科技部，中國(guó)科學(xué)院，國(guó)家自然科學(xué)基金委，廣東省，深圳市及大亞灣核電站的業(yè)主中國(guó)廣東核電集團(tuán)共對(duì)此實(shí)驗(yàn)投入1.7億人民幣。國(guó)家有關(guān)部門，如核安全局，國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)等對(duì)此實(shí)驗(yàn)也給予了大力支持。目前大亞灣實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)前期工作正在全力進(jìn)行，預(yù)計(jì)明年可以開(kāi)始隧道建設(shè)，2009年部分探測(cè)器可以投入運(yùn)行，2010年底全部投入運(yùn)行。

總之，大亞灣實(shí)驗(yàn)是一個(gè)在中國(guó)本土進(jìn)行的，有重要國(guó)際影響的重大基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目，也是中美兩國(guó)目前在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域最大的合作項(xiàng)目之一，它的結(jié)果將對(duì)未來(lái)中微子物理的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義，有望取得重大原始性創(chuàng)新成果。