Comprehensive Measurement of the Reactor Antineutrino Spectrum and Flux at Daya Bay
F. P. An, W. D. Bai, A. B. Balantekin, M. Bishai, S. Blyth, G. F. Cao, J. Cao, J. F. Chang, Y. Chang, H. S. Chen, H. Y. Chen, S. M. Chen, Y. Chen, Y. X. Chen, Z… 展开作者
F. P. An, W. D. Bai, A. B. Balantekin, M. Bishai, S. Blyth, G. F. Cao, J. Cao, J. F. Chang, Y. Chang, H. S. Chen, H. Y. Chen, S. M. Chen, Y. Chen, Y. X. Chen, Z. Y. Chen, J. Cheng, J. Cheng, Y. -C. Cheng, Z. K. Cheng, J. J. Cherwinka, M. C. Chu, J. P. Cummings, O. Dalager, F. S. Deng, X. Y. Ding, Y. Y. Ding, M. V. Diwan, T. Dohnal, D. Dolzhikov, J. Dove, K. V. Dugas, H. Y. Duyang, D. A. Dwyer, J. P. Gallo, M. Gonchar, G. H. Gong, H. Gong, W. Q. Gu, J. Y. Guo, L. Guo, X. H. Guo, Y. H. Guo, Z. Guo, R. W. Hackenburg, Y. Han, S. Hans, M. He, K. M. Heeger, Y. K. Heng, Y. K. Hor, Y. B. Hsiung, B. Z. Hu, J. R. Hu, T. Hu, Z. J. Hu, H. X. Huang, J. H. Huang, X. T. Huang, Y. B. Huang, P. Huber, D. E. Jaffe, K. L. Jen, X. L. Ji, X. P. Ji, R. A. Johnson, D. Jones, L. Kang, S. H. Kette, S. Kohn, M. Kramer, T. J. Langford, J. Lee, J. H. C. Lee, R. T. Lei, R. Leitner, J. K. C. Leung, F. Li, H. L. Li, J. J. Li, Q. J. Li, R. H. Li, S. Li, S. Li, S. C. Li, W. D. Li, X. N. Li, X. Q. Li, Y. F. Li, Z. B. Li, H. Liang, C. J. Lin, G. L. Lin, S. Lin, J. J. Ling, J. M. Link, L. Littenberg, B. R. Littlejohn, J. C. Liu, J. L. Liu, J. X. Liu, C. Lu, H. Q. Lu, K. B. Luk, B. Z. Ma, X. B. Ma, X. Y. Ma, Y. Q. Ma, R. C. Mandujano, C. Marshall, K. T. McDonald, R. D. McKeown, Y. Meng, J. Napolitano, D. Naumov, E. Naumova, T. M. T. Nguyen, J. P. Ochoa-Ricoux, A. Olshevskiy, J. Park, S. Patton, J. C. Peng, C. S. J. Pun, F. Z. Qi, M. Qi, X. Qian, N. Raper, J. Ren, C. Morales Reveco, R. Rosero, B. Roskovec, X. C. Ruan, B. Russe, H. Steiner, J. L. Sun, T. Tmej, W. -H. Tse, C. E. Tull, Y. C. Tung, B. Viren, V. Vorobel, C. H. Wang, J. Wang, M. Wang, N. Y. Wang, R. G. Wang, W. Wang, X. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, Z. Wang, Z. M. Wang, H. Y. Wei, L. H. Wei, W. Wei, L. J. Wen, K. Whisnant, C. G. White, H. L. H. Wong, E. Worcester, D. R. Wu, Q. Wu, W. J. Wu, D. M. Xia, Z. Q. Xie, Z. Z. Xing, H. K. Xu, J. L. Xu, T. Xu, T. Xue, C. G. Yang, L. Yang, Y. Z. Yang, H. F. Yao, M. Ye, M. Yeh, B. L. Young, H. Z. Yu, Z. Y. Yu, B. B. Yue, V. Zavadskyi, S. Zeng, Y. Zeng, L. Zhan, C. Zhang, F. Y. Zhang, H. H. Zhang, J. L. Zhang, J. W. Zhang, Q. M. Zhang, S. Q. Zhang, X. T. Zhang, Y. M. Zhang, Y. X. Zhang, Y. Y. Zhang, Z. J. Zhang, Z. P. Zhang, Z. Y. Zhang, J. Zhao, R. Z. Zhao, L. Zhou, H. L. Zhuang, J. H. Zou
This Letter reports the precise measurement of reactor antineutrino spectrum and flux based on the full data set of 4.7 million inverse-beta-decay (IBD) candidates collected at Daya Bay near detectors. Expressed in terms of the IBD yield per fission, the antineutrino spectra from all reactor fissile isotopes and the specific $\mathrm{^{235}U}$ and $\mathrm{^{239}Pu}$ isotopes are measured with 1.3$\%$, 3$\%$ and 8$\%$ uncertainties respectively near the 3 MeV spectrum peak in reconstructed energy, reaching the best precision in the world. The total antineutrino flux and isotopic $\mathrm{^{235}U}$ and $\mathrm{^{239}Pu}$ fluxes are precisely measured to be $5.84\pm0.07$, $6.16\pm0.12$ and $4.16\pm0.21$ in units of $10^{-43} \mathrm{cm^2/fission}$. These measurements are compared with the Huber-Mueller (HM) model, the reevaluated conversion model based on the Kurchatov Institute (KI) measurement and the latest Summation Model (SM2023). The Daya Bay flux shows good consistency with KI and SM2023 models, but disagrees with HM model. The Daya Bay spectrum, however, disagrees with all model predictions.
Particle physics origin of the 5 MeV bump in the reactor antineutrino spectrum?
中微子物理学中最令人困惑的问题之一是反应堆反中微子光谱中5 MeV过量的起源。本文研究了有机闪烁体探测器中通过反应$^{13}$ C $(\overlineν, \overlineν^\prime n)^{12}$ C $^*$产生的过量。$^{12}$ C $^*$的去激发产生瞬发$4.4$ MeV光子，而产物中子的热化引起质子反冲，这又产生具有有限宽度的额外瞬发能量贡献。这些效应可以共同模拟能量约为5 MeV的逆β衰变事件。我们考虑了几个非标准中微子相互作用产生这样一个过程，并发现大亚湾首选的参数空间是不利的中微子诱导氘衰变和相干弹性中微子核散射的测量。虽然非最小粒子物理方案可能是可行的，但这种异常的核物理解决方案似乎更有吸引力。
