Theia: A multi-purpose water-based liquid scintillator detector
最近在液体闪烁体化学和快速定时光电传感器领域的发展为能够解决广泛的物理问题的新一代大型探测器铺平了道路。水基液体闪烁体是一种新型的探测介质，它结合了纯水的低衰减、精确方向重建、低成本等优点和液体闪烁体的高光产额、低探测阈值等优点。当与高效率，快速定时的光电传感器，如大面积皮秒光电探测器相结合时，水基液体闪烁体在中微子物理和BSM研究中表现出巨大的潜力。Theia是一个50千吨级多用途中微子探测器，旨在联合部署这两种技术，以实现其物理计划目标，包括确定中微子质量等级和轻子部分的CP破坏阶段，探测太阳中微子，反应堆中微子和超新星中微子，以及寻找无中微子的双β衰变和质子衰变。
2018-09-17 hep-ex physics.ins-det
Slow Liquid Scintillator Candidates for MeV-scale Neutrino Experiments
慢液体闪烁体切伦科夫探测器已被提议作为未来几个中微子实验的一部分，因为它们可以提供方向性和能量测量。这一特性有望提高MeV级中微子物理学的灵敏度，包括太阳物理学，超新星遗迹中微子的搜索和地球科学的研究。在这项研究中，一个缓慢的液体闪烁体的特性进行了研究，随着线性烷基苯（LAB），2，5-二苯基恶唑（PPO），和1，4-双（2-甲基苯乙烯基）-苯（bis-MSB）的各种组合的光产率和衰减时间常数。我们的研究结果表明，0.07 g/L的PPO和13 mg/L的bis-MSB的LAB是最好的候选人之间的切伦科夫和闪烁光的有效分离具有合理的高光产额。
2019-02-15 physics.ins-det
Fluorescence time profile measurement of LAB based liquid scintillator in response to medium relativistic ion particles
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shandong University（山东大学）；Henan Normal University（河南师范大学）
研究首次测量了LAB液体闪烁体对高能氢、氦和氪离子的荧光时间特性，发现其dE/dX依赖性，对超新星中微子背景搜索和闪烁时间机制理解具有重要意义。
2025-08-12 hep-ex physics.ins-det
Advanced Scintillator Detector Concept (ASDC): A Concept Paper on the Physics Potential of Water-Based Liquid Scintillator
水基液体闪烁体（WbLS）的最新发展，以及高效率和高精度定时光传感器的同时发展，为一种能够进行非常广泛的物理程序的新型大规模探测器开辟了可能性。该计划将包括确定中微子质量等级和观测长基线中微子的CP破坏、寻找质子衰变、超精确的太阳中微子测量、地球中微子和超新星中微子（包括弥散超新星反中微子）以及无中微子双β衰变。我们在这里概述了先进闪烁探测器概念（ASDC）的基本要求，它结合了WbLS的使用，掺杂了许多潜在的同位素，用于一系列物理目标，高效率和超快定时光电传感器，以及深地下位置。我们正在考虑在长基线中微子设施（LBNF）的远地点安装这样的探测器，在那里ASDC可以与LBNE合作提出的液氩跟踪探测器一起工作。目标是部署一个30-100千吨级的探测器，其基本元件目前正在WATCHMAN，ANNIE，SNO+和EGADS等实验中开发。
2014-10-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Slow Fluors for Effective Separation of Cherenkov Light in Liquid Scintillators
研究了四种高效慢荧光剂在以线性烷基苯（LAB）为主溶剂的液体闪烁体溶液中的发光时间和光谱特性。该混合物表现出高的光产额，但上升时间为几纳秒或更长，衰减时间为几十纳秒的顺序。因此，这种液体闪烁体混合物可以用于基于大规模液体闪烁检测器中的定时有效分离切伦科夫和闪烁组分。这样的分离，显示出高的光产额和方向信息，在这里展示了一个台式规模的电子与能量低于1兆电子伏。这可能会对未来开发此类探测器产生重大影响，这些探测器可用于测量太阳中微子和无中微子双β衰变，并为超新星中微子和反应堆反中微子等的弹性散射事件提供良好的方向信息。
2020-05-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
KamLAND Sensitivity to Neutrinos from Pre-Supernova Stars
在大质量恒星核燃烧的后期阶段（$M>8~M_{\sun}$），中微子-反中微子对的产生通过各种过程成为主要的恒星冷却机制。随着恒星的演化，这些中微子的能量增加，在超新星爆发前的几天里，有相当一部分发射的电子反中微子超过了自由氢的逆β衰变的能量阈值。这是液体闪烁体探测器的黄金通道，因为符合特征允许显著减少背景信号。我们发现千吨级液体闪烁体探测器KamLAND可以在距离小于690秒差距的距离上探测到来自质量为$25~M_{\sun}$的恒星的这些超新星前中微子，其中超新星前的$σ$意义为3。这个极限取决于中微子的质量排序和背景能级。KamLAND不断获取数据，并可以向社区提供超新星警报。
2016-01-22 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
Status of the Jiangmen Underground Neutrino Observatory
江门地下中微子观测站是一个多用途的中微子实验，旨在通过探测阳江和台山核电站的反应堆中微子，观测超新星中微子，研究大气，太阳中微子和地球中微子，并进行奇异搜索，在地下700米深处安装了一个2万吨级的液体闪烁体探测器，其能量分辨率为前所未有的3%（1 MeV）。本文介绍了实验的各个子系统，包括中心探测器、闪烁体内放射性在线调查系统、光电倍增管、否决探测器、刻度系统和台山反中微子观测站。该项目预计于二零二一年竣工。
2019-10-23 hep-ex physics.ins-det
Supernova Early Warning in Daya Bay Reactor Neutrino Experiment
利用中微子信号提供星系超新星的早期预警对于研究超新星动力学和中微子物理都具有重要意义。大亚湾反应堆中微子实验具有多个液体闪烁体探测器在空间分离的独特特点，对超新星爆发电子-反中微子的全能谱敏感。通过在三个不同的实验大厅中部署8个反中微子探测器，我们获得了比单探测器实验更强大和更迅速的μ子散射背景抑制。在数据采集系统中安装了一个专门的超新星在线触发系统，以便在10秒的窗口内探测中微子信号的重合，从而为银河系内发生超新星提供可靠的预警。
2014-03-11 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
JUNO: a General Purpose Experiment for Neutrino Physics
JUNO是目前正在中国南方建设的20 kt液体闪烁反中微子探测器。本报告审查了朱诺的物理方案，涉及除反应堆反中微子以外的所有中微子来源，即超新星爆发产生的中微子、太阳中微子和地中微子。
2016-05-30 hep-ex physics.ins-det
The Physics Potential of the LENA Detector
大体积液体闪烁体探测器LENA（低能中微子天文学）已被提议作为下一代低能中微子实验。太阳、超新星和地中微子的高精度光谱学提供了一个新的途径，可以观察到地球、太阳和重恒星的内部。由于强有力的背景歧视，弥漫超新星中微子背景的检测预计将首次在LENA。质子寿命衰变为K介子和反中微子的灵敏度将比现有的实验极限提高一个数量级。最近的研究表明，液体闪烁体探测器能够重建中微子事件，即使在GeV的能量，提供了机会，使用LENA远探测器在长基线中微子束实验。
2010-04-20 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Coherent neutrino-nucleus scattering detection with a CsI[Na] scintillator at the SNS spallation source
利用橡树岭国家实验室的SNS散射源的中微子辐射，研究了CsI[Na]散射体作为探测相干弹性中微子-核散射（CENS）的有利靶的可能性。这种材料的反应，低能量的核反冲像那些预期从这个过程的特点。背景研究使用2公斤的低背景原型晶体在一个专用的辐射屏蔽。结论是，计划的14 kg探测器每年应测量约550个CENNS事件，超过已证明的$\sim7$ keVnr低能阈值，信号与背景比足以进行CENNS横截面的首次测量。可以同时获得对未来超新星中微子探测感兴趣的$^{208}$ Pb（$ν_{e},e^{-}$）$^{208}$ Bi反应的截面。
2014-08-20 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Search for neutrinoless double-beta decay with SNO+
SNO+实验位于加拿大萨德伯里附近克雷顿矿地下2公里处的SNOLAB，是一个大型中微子探测器，其主要目的是寻找无中微子双β衰变，从而探测中微子的马约拉纳性质。利用780吨装有碲的液体闪烁体，SNO+旨在探索马约拉纳中微子质量参数空间到倒置质量等级区域。SNO+探测器的多功能性还使其能够探测太阳和反应堆中微子，提供地中微子通量的测量，探测银河系核心坍缩超新星并进行核子衰变搜索。SNO+实验目前正在使用充满超纯水的探测器获取数据。探测器将在未来几个月内完全装满液体闪烁体，随后装载碲。
2018-09-17 hep-ex physics.ins-det
Status of the SNO+ Experiment
SNO+实验位于加拿大安大略省萨德伯里的SNOLAB。它将使用780吨液体闪烁体，在初始阶段装载1.3吨$^{130}$ Te（质量百分比为0.5%），用于低本底和高同位素质量的无中微子双β衰变搜索。SNO+使用SNO探测器的丙烯酸容器和PMT阵列，并进行了几次实验升级和必要的调整，以填充液体闪烁体。SNO+技术可以通过未来的高加载阶段II按比例放大，能够探测到倒置层次参数空间的底部以获得有效的马约拉纳质量。低背景和低能量阈值允许SNO+在其计划中也有其他物理主题，包括地球和反应堆中微子，超新星和太阳中微子。这将描述双β衰变计划的SNO+方法、实验的当前状态及其灵敏度前景。
2017-11-29 hep-ex physics.ins-det
Status and perspectives of the JUNO experiment
中微子质量等级的确定，即$ν_3$中微子质量本征态是比$ν_1$和$ν_2$质量本征态重还是轻，是标准模型在轻子部分剩下的未确定的基本方面之一。此外，质量等级的确定将产生影响，在追求中微子性质（狄拉克或马约拉纳质量条款）对制定的理论的味道。江门地下中微子观测站（JUNO）是正在建设中的一个反应堆中微子实验站，由一个由18000个大光电倍增管和25000个小光电倍增管组成的大型液体闪烁体探测器（直径35.4 m）、一个水切伦科夫探测器和一个顶部跟踪探测器组成。大的有效质量（20 kton）和前所未有的能量分辨率（1 MeV时为3%）将允许以良好的灵敏度确定中微子质量等级，并精确测量低于1%水平的中微子混合参数$θ_{12}$、$Δm^2_{21} $和$Δm^2_{ee}$。此外，大型液体闪烁体探测器将允许探索质量等级确定之外的物理学，特别是在许多其他主题上，例如天体粒子物理学，如超新星爆发和扩散超新星中微子，太阳中微子，大气中微子，地球中微子，核子衰变，间接暗物质搜索和一些额外的外来搜索。在这项工作中，JUNO实验的现状和前景将被描述，也集中在主要的物理目标和其他可能的物理情况。
2018-04-10 hep-ex physics.ins-det
Solar, supernova, atmospheric and geo neutrino studies using JUNO detector
除了其主要目的是利用反应堆反中微子揭示质量等级（MH）外，中国江门的JUNO实验还将有助于研究来自非反应堆源的中微子。在这张海报中，我们回顾了JUNO在超新星、大气、太阳和地球中微子领域的目标;介绍了相关的实验问题，并提供了目前对其潜力的估计。对于一个距离为10 kpc的典型星系SN，JUNO将记录大约5000个逆β衰变事件，2000个中微子-质子弹性散射事件，300个中微子-电子散射事件，以及${^{12}}{\rm C}$核上的带电电流和中性电流相互作用。对于大气中微子，JUNO应该能够探测到$ν_e$和$ν_μ$带电电流事件。乐观地说，在10（20）年的数据采集后，可以在1.8 $σ$（2.6 $σ$）水平下测定MH。JUNO还将研究来自${^{7}}{\rm Be}$和${^{8}}{\rm B}$的太阳中微子，分别为低能量（$\approx$ 1 MeV）和高能量，以提高我们对振荡机制和太阳金属丰度的物质效应的理解。挑战主要来自于放射性和宇宙成因背景：两个基准闪烁体放射性纯度的预期性能，显示。地球中微子的通量使我们对地球的组成和形成有了深入的了解。我们将展示JUNO的20 KTon液体闪烁体的大灵敏质量所提供的增加的样本大小将如何提供数据来回答几个地质问题，其中包括U/Th比和地幔测量。
2016-10-29 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Towards a reconstruction of Supernova Neutrino Spectra in JUNO
通过中微子发射观测超新星是理解超新星动力学和中微子物理性质的基础。JUNO是一个20千吨级液体闪烁体探测器，正在中国江门建造。该实验的主要目的是通过精确测量反应堆电子反中微子的能谱来确定中微子的质量等级。然而，由于其特性，JUNO也有能力检测高统计SN事件。SN中微子的现有数据仅包括来自SN 1987 A的24个事件，在JUNO的$\sim 10 kpc$上探测到SN爆发将产生来自电子反中微子的$\sim 5 x 10^{3}$逆β衰变（IBD）事件，大约1500个来自0.2 MeV阈值以上的质子弹性散射（pES）事件，大约400个来自电子弹性散射（eES）事件，加上几百个其他CC和NC相互作用通道从所有中微子物种。
2019-10-04 astro-ph.HE hep-ex physics.ins-det
Prospects for the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background with the experiments SK-Gd and JUNO
载有钆的超级神冈（SK-Gd）和即将启动的JUNO液体闪烁体探测器的出现标志着漫射超新星中微子背景（DSNB）的全球灵敏度的实质性改善。本文回顾了在这两个实验中最相关的DSNB搜索的检测器属性，并估计预期的信号和背景水平。基于这些输入，我们评估了两个实验单独和组合的灵敏度。使用一个简化的统计方法，我们发现SK-Gd和JUNO都有可能达到$>$ 3 $σ$证据的DSNB信号在10年的测量。综合结果可能使$5σ$在未来十年内发现DSNB信号。
2022-03-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A vertex reconstruction algorithm in the central detector of JUNO
江门地下中微子观测站（JUNO）是利用反应堆反中微子进行中微子质量分级研究和高精度测量中微子振荡参数的一个实验装置。它还能够研究许多其他物理现象，包括超新星中微子，太阳中微子，地球中微子，大气中微子等。JUNO的中心探测器包含2万吨液体闪烁体（LS）和约1.8万个20英寸光电倍增管（PMT），是目前世界上正在建造的最大的液体闪烁体探测器。能量分辨率预计为3\%/ $\sqrt{E(MeV)}$。为了满足实验要求，在充分理解液体闪烁体中复杂光学过程的基础上，采用极大似然法，提出了一种考虑光电倍增管时间和电荷信息的顶点重构算法。
2018-07-27 physics.data-an physics.ins-det
Jiangmen Underground Neutrino Observatory: Status and Prospectives
江门地下中微子观测站（JUNO）是一个20 kton的液体闪烁体（LS）探测器，计划利用反应堆反中微子振荡来确定中微子质量等级和测量亚百分位数水平的振荡参数。作为一个多用途的中微子实验，JUNO还能够测量超新星爆发中微子，漫射超新星中微子背景，地球中微子，太阳中微子和大气中微子。在简要介绍了JUNO项目的物理动机之后，我们讨论了JUNO项目的现状，包括探测器系统的设计。最后，还强调了最新的民用进展和未来的展望。
2016-06-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Capability of detecting low energy events in JUNO Central Detector
江门地下中微子观测站（JUNO）是一个旨在确定中微子质量序和探测中微子振荡基本性质的实验项目。JUNO中心探测器是一个球形液体闪烁体探测器，直径为35.4米，配备约18，000个20英寸光电倍增管。用普通多重触发器可以很容易地达到0.5MeV的触发阈值，满足测量中微子质量有序的要求。然而，进一步降低探测太阳中微子和超新星中微子的触发阈值至关重要。提出了一种复杂的触发方案，通过降低低能放射性和暗噪声符合的水平来实现低能量阈值。采用新的触发方案，通过详细的探测器模拟，对不同类型源的中心探测器的事件率进行了仔细研究。结果表明，如果能很好地控制液体闪烁体中$^{14}$ C的浓度，触发阈值可降低到0.2 MeV，甚至0.1 MeV。
2019-12-04 hep-ex physics.ins-det
The SNO+ experiment physics goals and background mitigation
SNO+实验的主要物理目标是寻找无中微子双β衰变（0 $νββ$），这是一种罕见的过程，如果被探测到，将证明中微子的马约拉纳性质，并提供关于中微子质量绝对尺度的信息。其他物理学目标包括研究太阳中微子，核反应堆的反中微子和地球的天然放射性以及超新星中微子。它位于SNOLAB（加拿大）地下深处实验室，将重复使用SNO探测器。2017年初，在运行带有闪烁体的探测器之前，已经开始了探测器完全充满水的短期阶段。本文详细介绍了SNO ~+对0 $νββ$衰变的灵敏度以及其它物理目标。对于这些大体积液体闪烁体实验至关重要的是约束来自放射性衰变的低能背景的能力。还提出了减轻这些影响的方法。
2017-04-21 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Detecting the Diffuse Supernova Neutrino Background with LENA
LENA（低能中微子天文学）已被提出作为下一代50 kt液体闪烁体探测器。它的大目标质量允许搜索弥漫超新星中微子背景（DSNB），这是由整个宇宙中所有核心坍缩超新星的累积排放产生的。来自反应堆和大气电子反中微子的不可区分的背景限制了检测窗口到9.5 MeV和25 MeV之间的能量范围。根据超新星中微子的平均能量，在这个能量窗口中，预计每年大约有5到10个事件。大气中微子的中性流反应本底比DSNB高出一个数量级以上，但可以通过脉冲形状鉴别加以抑制。假设剩余背景已知，具有5%的不确定性，DSNB可以在10年的数据采集后以2 sigma显著性检测到。如果没有看到信号的提示，则当前标准DSNB模型将被排除，其具有超过90%的C.L.
2014-09-08 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.ins-det
Characterization of the ETEL D784UKFLB 11 inch Photomultiplier Tube
水切伦科夫和闪烁体探测器是中微子物理研究的重要工具，它们体积大、阈值低、运行成本低，是长基线中微子振荡、质子衰变、超新星和太阳中微子、双β衰变以及超高能天体物理中微子的理想探测器。对新一代大型探测器的建议依赖于大尺寸、快速、成本效益高的光电倍增管的可用性。ETEL公司的D784 KFLB 11英寸光电倍增管是为大型中微子探测器研制的。我们已经测量了前15个原型的定时特性、相对效率和磁场灵敏度。
2016-01-06 hep-ex physics.ins-det
The Jiangmen Underground Neutrino Observatory
江门地下中微子观测站（JUNO）是我国南方正在建设的一个大型高精度液体闪烁探测器。凭借其20 kt的目标质量，它的目标是在1 MeV时实现前所未有的3%能量分辨率。它的主要目标是研究反应堆反中微子的消失，以确定中微子的质量排序，并精确测量混合参数$θ_{12}$，$Δm^2_{12}$和$Δm ^2_{ee}$。它还旨在探测地球内层发生的放射性过程所释放的中微子（地中微子），以及罕见的超新星爆发所产生的中微子。如果闪烁体满足严格的放射性纯度要求，也可以观察到太阳核反应中发射的中微子。这份手稿提供了JUNO物理计划的一些亮点，并描述了探测器的设计，以及正在进行的探测器研发。
2016-12-16 physics.ins-det
Observation and research on cosmic ray muons and solar modulation effect based on plastic scintillator detector
本研究利用双端符合塑料闪烁体探测器开展了为期三个月的宇宙线缪子观测，揭示了缪子计数率的周日变化规律及其与太阳调制效应的关联，并通过羊八井观测站数据交叉验证了探测系统的可靠性。
2025-07-04 astro-ph.HE astro-ph.IM nucl-ex
Physics Potential of an Advanced Scintillation Detector: Introducing THEIA
水基液体闪烁体的最新发展以及高效率和高精度定时光传感器的同时发展为一种能够进行非常广泛的物理程序的新型大规模探测器开辟了可能性。该计划将涵盖核、高能和天体物理学的主题，范围从能够覆盖相空间的倒置层次区域的下一代无中微子双β衰变搜索，到超新星中微子探测、核子衰变搜索以及中微子质量层次和CP破坏相的测量。本文描述了导致这种可能性的技术突破，以及由此实现的广泛的物理计划。本文是在伦敦NuPhys 2014会议上发表的演讲的总结。
2015-04-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Directional Antineutrino Detection
我们提出了第一个真正的定向反中微子探测器的反中微子以上的氢逆β衰变（IBD）阈值，与潜在的应用，包括监测核不扩散，空间映射地理中微子，表征扩散超新星中微子背景，并在中微子部门寻找新的物理。探测器由相邻和分离的目标和捕获闪烁体平面组成。IBD事件发生在靶层中，靶层足够薄，允许中子在没有弹性散射的情况下逃逸。中子在较厚的硼俘获层中被探测到。IBD事件的位置和正电子的动量是通过跟踪正电子穿过探测器的轨迹来确定的。我们的设计是对现有反中微子探测器的直接修改;可以用现有技术建造原型。
2014-10-30 hep-ex hep-ph nucl-ex
