地下低本底实验宇宙线缪子散裂中子本底的研究

中微子物理和暗物质的研究近年来取得了重要进展和突破，成为粒子物理、天体物理、宇宙学研究的交叉与热点。地下中微子和暗物质实验均具有低本底、高精度的特点，而宇宙线缪子产生的散裂中子是影响该类实验测量精度的主要本底来源之一。本项目将根据国际上关于宇宙线缪子散裂中子研究的成果，结合我国开展的大亚湾反应堆中微子实验和四川锦屏山地下实验室开展的暗物质实验的实际情况，研究散裂中子的产额、能谱、角分布、多重数、衰减常数等特征量，采用基于Geant4的探测器模拟程序，发展扣除散裂中子本底的方法和技术，为大亚湾中微子实验和锦屏山地下暗物质实验提供保障与支持，同时也为其它中微子和暗物质等地下低本底实验提供研究基础。

大亚湾反应堆中微子实验是国内首个反应堆中微子实验，其物理目标是精确测量中微子混合参数sin^2(2theta_13)的灵敏度到0.01或更小。在该项目的支持下，根据大亚湾实验的进展和物理研究需求，研究工作主要包括两个大方面内容：一是大亚湾实验离线软件核心框架与物理分析工具的研究和开发，二是宇宙线μ散裂中子及其它相关产物产额／本底的研究。. 大亚湾实验离线软件核心框架是大亚湾实验离线数据处理和物理分析的统一平台和计算环境，实现了离线数据处理和物理分析过程中数据模型、数据管理、流程管理、文件存储、常用工具、用户界面以及软件管理等功能，并把整个实验的事例产生、探测器模拟、电子学模拟、刻度、重建以及物理分析等软件系统有机地组织在统一个平台和计算环境中，极大地提升了大亚湾实验离线数据处理和物理分析的速度，保证了物理研究成果的可靠性。目前该系统已发布到NuWa-3.12.1版本，为大亚湾实验取得一系列重要成果提供了关键技术，同时也为江门中微子实验离线软件系统的建设积累了丰富的经验和技术。.在大亚湾实验统一的离线软件核心框架下，充分利用大亚湾实验在三个实验厅获取的大统计量的实验数据，开展了宇宙线μ散裂产物的相关研究，包括宇宙线μ散裂中子产额的研究、利用散裂中子对探测器的能量非均匀性的研究以及宇宙线μ产生的9Li/8He的本底研究，发展了一套有效挑选宇宙线μ以及散裂中子的方法和技术，为大亚湾实验的主要本底研究提供了重要技术，提高了对θ_13 的测量精度。同时该研究方法和研究技术也为我国正在建设中的江门中微子实验具有重要的意义。