冒 鑫，韩 然，李玉峰

(1.北京卫星环境工程研究所 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室，北京 100094；2.中国科学院 高能物理研究所，北京 100049)

地球中微子来自于地球内部放射性元素，如铀(U)、钍(Th)、钾(K)的β衰变[1-7]，由于在衰变过程中伴随着热量的产生，所以这些元素又称为生热元素(heat generating elements, HGEs)。地球中微子是一种探测地球内部放射性元素分布以及结构的新途径[8-9]。日本的KamLAND合作组[10-11]和意大利的Borexino合作组[12-14]在实验上观测到地球中微子信号后，地球中微子便一直是国际上中微子研究的热点。KamLAND和Borexino的最新结果已把地球中微子的观测置信度分别提高到了7.9和5.9倍的标准偏差[14]。下一代能观测到地球中微子的液闪探测器实验——加拿大SNO+[15]和中国JUNO[16-17]也处于建造当中，即将投入运行并取数，这无疑会极大地推动地球中微子科学的研究。尽管实验已观测到了地球中微子，但因为中微子反应截面太小以及目前所使用的液闪探测器缺乏有效的方向性信息，许多地球科学的问题有待进一步研究，包括区分U和Th衰变产生的地球中微子、区分来自于地幔的地球中微子以及检验已存的放射性生热模型。

地球中微子能和其他本底(主要是反应堆中微子)区分开，是因为不同元素衰变产生地球中微子以及各种本底的能谱不同。地球中微子能谱依赖于放射性元素衰变链中不同末态能量的β衰变道，可用理论计算得到。目前常用的能谱是日本学者Enomoto于2005年为研究KamLAND地球中微子而计算的[18]，包含U、Th、K元素衰变产生的地球中微子，分别使用了U和Th衰变链中82条和70条衰变道信息，目前许多地球中微子的研究(信号预测以及探测灵敏度等)使用的都是这个能谱[16,19-21]。……