探索宇宙奥秘，地下700米的国之大器进入最后关键节点

2024-12-19 11:08世界奇闻

【来源：潮新闻】

中微子对于人类来说是神秘的，它是宇宙形成之初就存在的基本粒子，隐藏着许多未知的重要信息。而研究中微子是国际前沿的基础科学，对于帮人类认识宇宙和现存的世界物质都具有重要意义。

近期，我国重大科技基础设施——江门中微子实验建设有了新动态。

12月18日，随着项目经理、中国科学院院士王贻芳宣布启动灌注，经过超纯水系统层层过滤的超纯水以100吨/小时的流量注入到探测器水池内，江门中微子实验（JUNO）液体灌注正式开始，这标志着江门中微子实验建设来到最后一个关键节点。

中微子实验液体灌注启动现场中科院高能物理研究所供图

这个深藏在地下700米的科学大装置，承载着无数科学家梦想和期待，并将于2025年8月正式运行取数。投入使用后将主要着手研究中微子，探索其中更多的未知。

江门中微子实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标，与此同时也进行其他多项重大前沿研究。其核心探测设备位于地下700米的实验大厅内44米深的水池中央。2万吨液体闪烁体、45000只光电倍增管、直径35.4米的有机玻璃球、直径41米的不锈钢网壳等是它的关键组成部件。

启动灌注现场中科院高能物理研究所供图

江门中微子实验有机玻璃球是世界最大的单体有机玻璃球，对于中微子的“捕捉”起着重要的作用。这个巨大的球体内部将填充约2万吨的液体闪烁体，当中微子与其发生相互作用时，会产生微弱的闪烁光。布满中心探测器内壁的光电倍增管探测到闪烁光，再将光信号转换为电信号输出，从而实现对中微子的探测。有机玻璃球的高透光性和低放射性本底特性，使其能够有效地收集光信号，同时减少背景噪声，提高探测的准确性。

JUNO中信探测器底部中科院高能物理研究所供图

据了解，和目前国际最好水平相比，中心探测器的液体闪烁体体积增大了20倍，光电子产额增大了3倍，能量分辨率提高2倍，达到了前所未有的3%。

此外，为了提升中微子探测的准确性，中心探测器浸泡在圆柱形的水池中，水池兼做水契伦科夫探测器和屏蔽体。水池顶部为约1000平方米的宇宙线径迹探测器。在水契伦科夫探测器和宇宙线径迹探测器的联合探测下，可以将其对中微子探测的影响去除。同时，水池中的水可以屏蔽岩石的天然放射性及宇宙线在附近岩石中产生的大量次级粒子。

此次液体灌注将分两步走，前2个月将超纯水灌满中心探测器有机玻璃球内外空间，再用6个月将有机玻璃球内部的超纯水置换为液体闪烁体。预计2025年8月完成全部灌注任务，并开始正式运行取数。

江门中微子实验项目团队中科院高能物理研究所供图

江门中微子实验（JUNO）项目团队由17个国家与地区、700多位成员组成。建成后，将成为国际中微子研究的中心之一，与正在建设的日本顶级神冈中微子实验（Hyper-K）和美国深部地下中微子实验（DUNE）形成中微子研究的鼎足之势。我国在中微子研究领域的国际领先地位也将得到进一步巩固。

未来，江门中微子实验将如何引领人类揭秘宇宙，值得期待。