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title: "反应堆反中微子符合探测互动实验｜Sandbox Physics"
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last_modified: "2026-10-27"
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中微子 · D02 · 时间关联

# 反应堆反中微子符合探测

**放宽时间窗能多抓到反应堆反中微子，又不混进太多偶然配对吗？** 能，但有限度。反应堆反中微子先给出一个瞬发信号，中子被俘获时再来一个延迟信号。两者之间的时间窗放宽，真信号留得多，碰巧凑成对的偶然信号也多。比较筛选条件要用同一批数据，偶然部分则用时间平移对照或停堆数据直接测出来。

记录二十秒探测器脉冲，寻找“先瞬发、后延迟”的成对闪光。调宽时间窗，和时间平移后的控制样本比一比，再关掉反应堆，看还剩哪些配对。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

这是教学模拟，不是 Cowan–Reines 的实验数据。每个脉冲都能被正确分成瞬发或延迟。中子俘获延迟服从指数分布，平均 30 微秒；单次本底脉冲彼此独立，速率恒定。只要延迟脉冲在瞬发脉冲之后，每一对都计入。模型不考虑能量筛选、死时间、关联中子本底和完整的仪器响应。装置几何只是示意，计数和图表来自同一份生成记录。

教学模拟生成的记录数据

## 检查测量记录

正在准备可复现的教学记录…

查看部分记录

[科学来源 ↗](https://doi.org/10.1103/PhysRev.117.159) [阅读全球探索史 →](https://sandboxphysics.com/zh/stories/neutrinos/) [2026 年诺贝尔物理学奖 →](https://sandboxphysics.com/zh/nobel/2026/physics/)

物理教程

## 筛选本身也是实验

**背景** 逆贝塔衰变产生一个正电子和一个中子：正电子给出瞬发脉冲，中子被俘获后给出延迟脉冲。这个教学模型能把两类脉冲完全分对。真实事件和互不相关的单次脉冲，都在连续时间上随机产生。

**为什么值得理解** 窗口调宽以后，多出来的是证据，还是只是计数？

先抓重点

- **核心问题**: 窗口调宽以后，多出来的是证据，还是只是计数？
- **一句话直觉**: 比较不同时间窗，要用同一份记录；只有换了源或本底，才需要重新采集。

### 核心数学模型

#### 落在窗口内的俘获比例

$$
\epsilon(T)=\int_0^T\frac{e^{-t/\tau}}{\tau}\,dt=1-e^{-T/\tau}
$$

模型假设平均俘获时间为 30 微秒，窗口从零延迟开始。这个解析值只用来对照，事件计数来自模拟记录，不是由它算出来的。

#### 无关脉冲造成的偶然配对

$$
N_{\mathrm{acc}}\simeq R_pR_dT\,t_{\mathrm{exp}}
$$

两个速率分别是瞬发类和延迟类的总脉冲率。只要延迟脉冲在瞬发脉冲之后，每一对都计入，所以一个脉冲可以出现在好几对里。把延迟脉冲整体平移，两类速率不变，真正的短延迟配对却被拆散了。

### 常见难点

#### 筛选本身也是实验

**容易误解** 先瞬发、后延迟的一对脉冲，一定来自中微子。

**正确理解** 两个毫无关系的脉冲，也可能碰巧满足同样的时间条件。要确认是中微子，还需要控制测量，以及针对这种反应的其他检验。

### 动手实验

1. 01

   #### 在同一份记录上扫描窗口

   采集一次，然后把窗口从 2 微秒逐渐调到 200 微秒。

   **你会看到：** 真实配对的数目逐渐饱和，偶然配对却一直增加。

2. 02

   #### 看控制样本

   选择“高本底”，把平移后的配对数和模拟给出的偶然配对真值比较。

   **你会看到：** 两者各自涨落，扣掉控制样本只能估计信号，结果甚至可能是负数。

3. 03

   #### 关掉反应堆

   选择关闭反应堆，再采集一份记录。

   **你会看到：** 偶然配对还在。这里关掉反应堆只去掉了信号；真实实验还得排查会成对出现的关联本底。

物理结论

比较不同时间窗，要用同一份记录；只有换了源或本底，才需要重新采集。

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