中國科學(xué)院高能物理研究所(高能所)8月26日宣布，作為國際上首個建成運(yùn)行的新一代大型中微子實(shí)驗(yàn)裝置，中國江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)已成功完成2萬噸液體閃爍體灌注，并正式運(yùn)行取數(shù)。
中國科學(xué)院院士、江門中微子實(shí)驗(yàn)合作組發(fā)言人王貽芳表示，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”。
測量精度前所未有
江門中微子實(shí)驗(yàn)探測器位于廣東省江門市附近地下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。
江門中微子實(shí)驗(yàn)探測到的一個反應(yīng)堆中微子事例。中國科學(xué)院高能所 供圖
經(jīng)過10余年的準(zhǔn)備和建設(shè)，江門中微子實(shí)驗(yàn)在試運(yùn)行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示，其探測器關(guān)鍵性能指標(biāo)全面達(dá)到或超越設(shè)計預(yù)期，這使江門中微子實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑纸鉀Q粒子物理學(xué)領(lǐng)域未來10年內(nèi)的一個重大問題——中微子質(zhì)量排序，即第三種中微子是否比第二種中微子更重。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)透露，江門中微子實(shí)驗(yàn)的設(shè)計使用壽命可達(dá)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，并深刻影響人們對宇宙的理解。
重大國際合作項(xiàng)目
作為中國科學(xué)院高能所主導(dǎo)的重大國際合作項(xiàng)目，江門中微子實(shí)驗(yàn)成員涵蓋來自17個國家和地區(qū)的74個科研機(jī)構(gòu)的700名研究人員。
江門中微子實(shí)驗(yàn)副發(fā)言人、意大利米蘭大學(xué)及意大利國家核物理研究所(米蘭)教授喬阿基諾·拉努奇(Gioacchino Ranucci)認(rèn)為，江門中微子實(shí)驗(yàn)建設(shè)取得的重要成就，也得益于富有成效的國際合作，例如，共同推動液體閃爍體探測技術(shù)達(dá)到極限邊界，為實(shí)現(xiàn)江門中微子實(shí)驗(yàn)宏偉的物理目標(biāo)開辟了道路。
江門中微子實(shí)驗(yàn)中心探測器內(nèi)部的有機(jī)玻璃球及光電倍增管。中國科學(xué)院高能所 供圖
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3個參數(shù)的精度。江門中微子實(shí)驗(yàn)使科學(xué)家能對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究，并將開啟探索未知物理的新窗口，包括對不活躍中微子和質(zhì)子衰變的搜尋。
江門中微子實(shí)驗(yàn)總工程師馬驍妍指出，建設(shè)江門中微子實(shí)驗(yàn)不僅需要新的想法和技術(shù)，還需要多年的精心規(guī)劃、測試和堅(jiān)持，以及滿足材料純度、穩(wěn)定性和安全性等嚴(yán)格要求。中外數(shù)百名工程師和技術(shù)人員的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，使江門中微子實(shí)驗(yàn)這個最初大膽的設(shè)計變成一個功能齊全的探測器，如今已準(zhǔn)備好為中微子世界打開一扇新的窗口。
特殊要求全部滿足
江門中微子實(shí)驗(yàn)由中國科學(xué)院高能所于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)、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。
資料圖：建設(shè)中的江門中微子實(shí)驗(yàn)核心探測器。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝
灌裝過程中尤為關(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。同時，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成探測器的調(diào)試優(yōu)化，確保探測器在灌注完成后立刻進(jìn)入正式運(yùn)行取數(shù)階段。
據(jù)介紹，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。其直徑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、2萬噸液體閃爍體、2萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只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。
來源：中國新聞網(wǎng)（孫自法）
編輯：李明陽
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