今天（8月26日），在廣東江門地下700米深處，我國(guó)科學(xué)家十年磨一劍建設(shè)的江門中微子實(shí)驗(yàn)大科學(xué)裝置開始正式運(yùn)行了，要捕捉宇宙中的幽靈粒子——中微子。該實(shí)驗(yàn)成為國(guó)際上首個(gè)運(yùn)行的超大規(guī)模和超高精度中微子專用大科學(xué)裝置。

△位于水池內(nèi)（尚未灌水）的中心探測(cè)器（外部圖）

江門中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器位于廣東省江門市附近的地下700米處，可以探測(cè)53公里外臺(tái)山和陽(yáng)江核電站產(chǎn)生的中微子，并以前所未有的精度測(cè)量它們的能譜。

經(jīng)過十余年的準(zhǔn)備和建設(shè)，江門中微子實(shí)驗(yàn)成為國(guó)際上首個(gè)運(yùn)行的超大規(guī)模和超高精度中微子專用大科學(xué)裝置。在試運(yùn)行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示，江門中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器關(guān)鍵性能指標(biāo)全面達(dá)到或超越設(shè)計(jì)預(yù)期，這將使該大科學(xué)裝置能夠著手解決粒子物理學(xué)領(lǐng)域未來(lái)十年內(nèi)的一個(gè)重大問題：中微子質(zhì)量排序，并協(xié)助科學(xué)家對(duì)來(lái)自太陽(yáng)、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究，開啟探索未知物理的新窗口。

江門中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器位于廣東省江門市附近的地下700米處，可以探測(cè)53公里外臺(tái)山和陽(yáng)江核電站產(chǎn)生的中微子，并以前所未有的精度測(cè)量它們的能譜。與國(guó)際同類實(shí)驗(yàn)相比，江門中微子實(shí)驗(yàn)對(duì)質(zhì)量順序的測(cè)定不受地球物質(zhì)效應(yīng)和其他未知中微子振蕩參數(shù)的影響，并將顯著提高6個(gè)中微子振蕩參數(shù)中的三個(gè)參數(shù)的精度。

△中心探測(cè)器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管

江門中微子實(shí)驗(yàn)的核心探測(cè)器為有效質(zhì)量達(dá)2萬(wàn)噸的液體閃爍體探測(cè)器（中心探測(cè)器），安置于地下實(shí)驗(yàn)大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結(jié)構(gòu)，承載了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、兩萬(wàn)噸液體閃爍體、兩萬(wàn)只20英寸光電倍增管、兩萬(wàn)五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關(guān)鍵部件。遍布探測(cè)器內(nèi)壁的光電倍增管協(xié)同工作，探測(cè)中微子與液閃相互作用產(chǎn)生的閃爍光，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

江門中微子實(shí)驗(yàn)是中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所主導(dǎo)的重大國(guó)際合作項(xiàng)目，成員涵蓋來(lái)自17個(gè)國(guó)家和地區(qū)、74個(gè)科研機(jī)構(gòu)的近700名研究人員。江門中微子實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)使用壽命為30年，后期可升級(jí)改造為世界最靈敏的無(wú)中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)。這樣的升級(jí)將探測(cè)中微子絕對(duì)質(zhì)量，檢驗(yàn)中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)的前沿交叉熱點(diǎn)難題，并深刻影響我們對(duì)宇宙的理解。

△水池上方的頂部徑跡探測(cè)器

中微子是什么？究竟如何探測(cè)它？

中微子可謂是回溯宇宙過往的時(shí)間膠囊，也是探索宇宙未來(lái)的一把鑰匙。捕捉中微子極其困難，它幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，瞬間就有上億中微子穿透人體，但是根本無(wú)法察覺。而捕捉中微子的關(guān)鍵就是：光電倍增管。

光電倍增管，也被科學(xué)家稱作黃金瞳，它能看到中微子擊中閃爍體時(shí)發(fā)出的微弱熒光，這亮度只是手機(jī)屏幕亮度的百億分之一。

藏在玻璃內(nèi)部的金屬薄膜厚度只有幾十納米，曾是國(guó)外嚴(yán)密封鎖的核心技術(shù)，中國(guó)科學(xué)家自己摸索，通過千萬(wàn)次的試驗(yàn)，才終于成功打破這一壟斷，也讓單個(gè)光電倍增管的價(jià)格降低了一倍以上。

在江門中微子實(shí)驗(yàn)里，這樣的大大小小的光電倍增管一共有4.5萬(wàn)個(gè)，這項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，節(jié)省成本幾億元。

△中心探測(cè)器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管

江門中微子合作組發(fā)言人王貽芳表示：“完成江門中微子探測(cè)器灌注并開始運(yùn)行取數(shù)，是一個(gè)突破性的進(jìn)展。這是國(guó)際上首次運(yùn)行這樣一個(gè)超大規(guī)模和超高精度的中微子專用大科學(xué)裝置，將使我們能夠回答關(guān)于物質(zhì)和宇宙本質(zhì)的基本問題。”

來(lái)源：央視新聞

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