中微子物理学  021M2015H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:周顺,李玉峰
授课时间: 星期四, 第9、10节
授课地点: 教1-127
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
授课时间: 星期二, 第9、10节
授课地点: 教1-127
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
课程编号: 021M2015H 课时: 40 学分: 2.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:周顺,李玉峰
英文名称: Introduction to Neutrino Physics

教学目的、要求

通过本课程的学习,掌握中微子物理学的基础知识和中微子实验探测的基本原理,了解中微子理论和实验的前沿问题和研究现状。

预修课程

粒子物理学、量子场论

教 材

A. Strumia & F. Vissani, Neutrino Masses and Mixings and …, 预印本号arXiv: hep-ph/0606054;下载链接:https://arxiv.org/abs/hep-ph/0606054

主要内容

(带*号的部分由周顺授课,其余部分由李玉峰授课)
第零章	引言(3学时)*
0.1 中微子简史;0.2 粒子物理标准模型;0.3 中微子振荡的发现
第一章	中微子质量(5学时)*
1.1 无质量的中微子;1.2 狄拉克质量;1.3 马约拉纳质量;1.4 中性流与带电流相互作用;1.5 味混合与CP破坏
第二章	中微子振荡(6学时)*
2.1 真空振荡公式;2.2 CP与T对称性;2.3 Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein物质效应;2.4 介质中的振荡公式;2.5变物质密度与绝热近似
第三章	中微子探测方法(4学时)
3.1 中微子-电子散射;3.2 中微子-核子散射;3.3 中微子-原子核散射;3.4 中微子探测器
第四章	大气与加速器中微子(2学时)
4.1 大气中微子反常;4.2 Super-Kamiokande实验;4.3 大气中微子振荡;4.4 加速器中微子;4.5 K2K与MINOS实验 
第五章	太阳与反应堆中微子(3学时)
5.1 太阳中微子失踪之谜;5.2 太阳中微子实验;5.3 SNO与KamLAND;5.4 太阳中微子振荡;5.5反应堆中微子能谱;5.6大亚湾中微子实验
第六章	下一代中微子振荡实验(5学时)
6.1 江门中微子实验的物理目标;6.2 江门中微子实验的探测器;6.3 长基线加速器中微子实验:从T2K&NOVA 到DUNE&T2HK;6.4 超级中微子束流实验MOMENT;6.5 未来的太阳和大气中微子实验
第七章	非振荡中微子实验(4学时)*
7.1 贝塔衰变与中微子绝对质量;7.2 KATRIN和其它贝塔衰变实验;7.3 无中微子双贝塔衰变;7.4 基于锗-76和氙-136的无中微子双贝塔衰变实验;7.5 PandaX-III和JUNO-LS
第八章	中微子宇宙学(3学时)
8.1 宇宙学标准模型;8.2 大爆炸核合成;8.3 宇宙背景中微子及其探测;8.4 物质-反物质不对称与Leptogenesis机制
第九章	中微子天文学(3学时)
9.1 地球中微子;9.2 引力塌缩型超新星;9.3 超新星中微子;9.4 超高能宇宙线中微子与IceCube
第十章	展望(2学时)*
10.1 亟待解决的重大问题;10.2 理论前景;10.3 实验前景
考核方式:平时成绩(占40%)、期末开卷考试(占60%)

参考文献

1. K.A. Olive et al (Particle Data Group): 《The Review of Particle Physics》 (2016), http://pdg.lbl.gov/, see a review therein on “Neutrino Mass, Mixing and Oscillations” by K. Nakamura & S.T. Petcov.
2. C. Giunti & C.W. Kim, 《Fundamentals of Neutrino Physics and Astrophysics》,Oxford University Press, 2007
3. Z.Z. Xing & S. Zhou,《Neutrinos in Particle Physics,Astronomy and Cosmology》,Zhejiang University Press and Springer Verlag,2011
4. F. An et al. [JUNO Collaboration], 《Neutrino Physics with JUNO》,J. Phys. G 43, 030401 (2016); [arXiv:1507.05613]. 下载链接:https://arxiv.org/abs/1507.05613