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基于江门地下中微子实验的地球中微子通量分析

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摘要

第1章 选题背景及研究意义

1.1 地球的驱动力

1.2 研究意义

1.3 研究目的和内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.4.小结

第2章 地球中微子及其探测方法

2.1 地球中微子简介

2.2 地球中微子的探测方法

2.3 国内外研究现状

第3章 地球中微子的预测方法

3.1 理论预测地球中微子

3.2 地化数据介绍

第4章 地球结构与成分

4.1 地球物理模型和地球化学模型的发展历程

4.2 三种全球地壳速度模型介绍

4.3 全球丰度模型认识

第5章 近场模型建立

5.1 中国局部地壳速度模型

5.1.1 HuangZH的中国模型模型

5.1.2 SunYS的中国模型模型

5.2 江门的区域地质概况

5.2.1 地壳动力学背景

5.2.2 地质构造概况

5.3 地质采样和岩石学介绍

5.4 丰度测试方法和数据处理结果

5.4.1 实施方法

5.4.2 测量原理

第6章 江门实验站的地球中微子通量预测与结果讨论

6.1 三种全球模型预测的地壳中微子信号比较

6.2 使用中国局部地壳速度模型预测地球中微子通量

6.3 利用CRSUT1.0全球模型研究通量的误差

6.4 江门附近地质采样结果评估

6.5 结论

第7章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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摘要

地球中微子是反电子中微子,它是在地球内部的U、Th、K衰变过程的产物。中微子与物质发生反应的概率极小,因此它可以携带地球内部的信息直接穿过地球到达地面,为研究地球内部的结构和成分提供了新的方法。此前,KamLAND实验组和Borexino实验组发表了地球中微子的探测结果,这两个实验结果证明了探测地球中微子的可行性。但是受限于他们的探测器的液闪体积,不仅无法区分地幔和地壳的中微子,更无法区分不同的地幔模型。JUNO的液闪达到了两万吨,正式运行后有望实现这一目标。因此,估算到达JUNO附近的地球中微子通量是一个很重要的研究课题。
  一方面,本文预测地球中微子通量基于三维地球模型,包括物理模型和化学模型。本研究运用CRUST2.0、CRUST1.0、LITH01.0三个地球物理模型,分别计算了JUNO附近的地球中微子通量,并且比较了三种结果。同时,我们还运用了中国的地球物理模型的数据,精确计算了JUNO局部区域的地球中微子通量,与CRUST1.0模型的结果做对比。地壳厚度和岩石密度有所不同,导致了不同地球物理模型预测的江门观测站的地壳中微子信号有差异。上地壳和沉积层产生的中微子贡献超过68%。JUNO周围5°×5°范围内贡献了超过66%的地球中微子信号。
  另一方面,在CRUST1.0模型下,本研究确定了放射性元素丰度、地壳密度、地壳厚度对JUNO的地球中微子通量影响是依次减小的。同时,还采集和测量了探测器附近100km范围内岩石样品的丰度。利用丰度测量结果建立了三个丰度模型,预测的地球中微子信号结果分别增大为全球平均丰度模型的1.73、1.84、1.56倍。本文为建立精确的局部三维地球模型提供指导,有助于提高地壳中微子的计算精度。

著录项

  • 作者

    何锦成;

  • 作者单位

    华北电力大学;

    华北电力大学(北京);

  • 授予单位 华北电力大学;华北电力大学(北京);
  • 学科 核科学与技术;核能科学与工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 欧阳晓平;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 O572.321;
  • 关键词

    中微子通量; 计算方法; 放射性元素丰度; 地壳密度; 地壳厚度;

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