今天（8月26日），江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）成功完成2萬噸液體閃爍體灌注，并正式運(yùn)行取數(shù)。

經(jīng)過十余年的準(zhǔn)備和建設(shè)，江門中微子實(shí)驗(yàn)成為國際上首個運(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）的中心探測器（外部圖）

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)域未來十年內(nèi)的一個重大問題：中微子質(zhì)量排序，并協(xié)助科學(xué)家對來自太陽、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。

△位于地下700米的江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）的中心探測器內(nèi)部、世界最大的單體有機(jī)玻璃球

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

與國際同類實(shí)驗(yàn)相比，江門中微子實(shí)驗(yàn)對質(zhì)量順序的測定不受地球物質(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個中微子振蕩參數(shù)中的三個參數(shù)的精度。

△中心探測器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管

江門中微子實(shí)驗(yàn)由中國科學(xué)院高能物理研究所于2008年提出構(gòu)想，2013年得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）支持，并在同年得到廣東省人民政府的支持，2015年啟動隧道和地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

2021年12月完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)并開始了探測器在地下實(shí)驗(yàn)室的安裝建設(shè)，2024年12月探測器主體建設(shè)完成并開始灌注超純水與液體閃爍體。

△2023年，記者曾探訪建設(shè)中的江門中微子實(shí)驗(yàn)探測器。

在灌裝過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先在45天內(nèi)完成超過6萬噸超純水的灌注，將內(nèi)外有機(jī)玻璃球的液位差控制到厘米量級，流量偏差不超過0.5%，有力保障了探測器主體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

隨后歷經(jīng)半年的精細(xì)操作，2萬噸液體閃爍體精準(zhǔn)注入直徑35.4米的有機(jī)玻璃球內(nèi)，并同步完成原有純水的置換。

尤為關(guān)鍵的是，超純水與液體閃爍體的超高潔凈度、透明度和極低放射性本底等特殊要求全部得到滿足。與此同時，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成了探測器的調(diào)試優(yōu)化，確保了探測器在灌注完成后立刻進(jìn)入正式運(yùn)行取數(shù)階段。

△水池上方的頂部徑跡探測器

江門中微子實(shí)驗(yàn)的核心探測器為有效質(zhì)量達(dá)2萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），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、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、兩萬五千只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。

遍布探測器內(nèi)壁的光電倍增管協(xié)同工作，探測中微子與液閃相互作用產(chǎn)生的閃爍光，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

△中心探測器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管

江門中微子實(shí)驗(yàn)是中國科學(xué)院高能物理研究所主導(dǎo)的重大國際合作項(xiàng)目，成員涵蓋來自17個國家和地區(qū)、74個科研機(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，后期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)。這樣的升級將探測中微子絕對質(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，并深刻影響我們對宇宙的理解。

中微子是什么？

究竟如何探測它？

中微子可謂是回溯宇宙過往的時間膠囊，也是探索宇宙未來的一把鑰匙。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，曾是國外嚴(yán)密封鎖的核心技術(shù)，中國科學(xué)家自己摸索，通過千萬次的試驗(yàn)，才終于成功打破這一壟斷，也讓單個光電倍增管的價格降低了一半以上。

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4.5萬個，這項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，節(jié)省成本幾億元。

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器灌注并開始運(yùn)行取數(shù)，是一個突破性的進(jìn)展。這是國際上首次運(yùn)行這樣一個超大規(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?！?/p>

來源：福建共青團(tuán)綜合自央視新聞、南方都市報(bào) 編輯：寶　藍(lán) 校對：吳家興 校審：余運(yùn)煒