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Sandbox Physics

中微子 · D02 · 时间关联

反应堆反中微子符合探测

采集二十秒脉冲记录,调宽瞬发—延迟符合窗,与时间平移控制样本比较,再关闭反应堆检查剩余信号。

交互模型反应堆反中微子符合探测
入选配对—\text{—}
时间平移控制—\text{—}
扣除控制样本后配对—\text{—}
真实配对 · 仅模拟真值—\text{—}
偶然配对 · 真值—\text{—}
理想时间窗接受率—\text{—}

教学模拟 · 记录数据

检查测量记录

正在准备可复现的教学记录…

阅读部分记录

物理教程

筛选本身也是实验

背景逆 β 衰变产生正电子和中子。教学模型理想区分两类脉冲,在连续时间中采样物理事件与独立单次本底。

为什么值得理解调宽窗口增加的是证据,还是仅仅计数?

先抓重点

核心问题
调宽窗口增加的是证据,还是仅仅计数?
一句话直觉
比较筛选条件时固定记录;检验不同源或本底时才重新采集。

核心数学模型

俘获时间接受率

ϵ(T)=∫0Te−t/ττ dt=1−e−T/τ\epsilon(T)=\int_0^T\frac{e^{-t/\tau}}{\tau}\,dt=1-e^{-T/\tau}

假设平均俘获时间为 30 微秒,窗口从零开始。解析值是参考,不是另行合成的事件计数。

独立偶然配对

Nacc≃RpRdT texpN_{\mathrm{acc}}\simeq R_pR_dT\,t_{\mathrm{exp}}

两个速率均为记录中对应类别的总单次计数率。统计所有向前配对,同一脉冲可能参与多对。平移控制保留类别速率,破坏短时物理关联。

常见难点

筛选本身也是实验

容易误解延迟配对一定是中微子。

正确理解无关脉冲也可能满足同一规则,需要控制测量以及针对反应的其他检验。

动手实验

  1. 01

    固定数据

    采集一次,将窗口从 2 扫描到 200 微秒。

    应该观察到: 接受的真实配对逐渐接近平台,偶然配对继续增长。
  2. 02

    询问控制样本

    选择高本底,比较平移配对与模拟误符合真值。

    应该观察到: 两者分别涨落,差值是估计而非恒等式;扣除后可以为负。
  3. 03

    关闭源

    选择关闭反应堆,再采集一份记录。

    应该观察到: 偶然符合仍然存在。这个模型关闭的只是信号,真实实验还须调查关联本底。