8月26日上午8時，江門中微子實驗（JUNO）已成功完成2萬噸液體閃爍體灌注，并正式運行取數(shù)。
經(jīng)過十余年的準備和建設，JUNO成為國際上首個建成的下一代大型中微子實驗裝置。JUNO在試運行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示，其探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期，這使JUNO能夠著手解決粒子物理學領域未來十年內的一個重大問題：中微子質量排序，并協(xié)助科學家對來自太陽、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。
位于水池內（尚未灌水）的中心探測器（外部圖）
JUNO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。與國際同類實驗相比，JUNO對質量順序的測定不受地球物質效應和其它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。
中心探測器內部的有機玻璃球及光電倍增管
江門中微子實驗由中國科學院高能物理研究所于2008年提出構想，2013年得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（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驗室建設。2021年12月完成實驗室建設并開始了探測器在地下實驗室的安裝建設，2024年12月探測器主體建設完成并開始灌注超純水與液體閃爍體。
在灌裝過程中，項目團隊首先在45天內完成超過6萬噸超純水的灌注，將內外有機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構的安全穩(wěn)定。隨后歷經(jīng)半年的精細操作，將2萬噸液體閃爍體精準注入直徑35.4米的有機玻璃球內，并同步完成原有純水的置換。
JUNO探測到的一個反應堆中微子事例
尤為關鍵的是，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，項目團隊完成了探測器的調試優(yōu)化，確保了探測器在灌注完成后立刻進入正式運行取數(shù)階段。
JUNO的核心探測器為有效質量達2萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），安置于地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結構，承載了包括35.4米直徑的有機玻璃球、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、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關鍵部件。遍布探測器內壁的光電倍增管協(xié)同工作，探測中微子與液閃相互作用產(chǎn)生的閃爍光，并將其轉換為電信號輸出。
水池上方的頂部徑跡探測器
JUNO是一個中國科學院高能物理研究所主導的重大國際合作項目，成員涵蓋來自17個國家和地區(qū)、74個科研機構的700名研究人員。JUNO副發(fā)言人、意大利米蘭大學及國家核物理研究所（米蘭）的教授GioacchinoRanucci表示：“我們今天宣布的這一重要成就，也是得益于許多來自中國以外的研究團隊的富有成效的國際合作，將此前液體閃爍體探測設施的專業(yè)知識帶入JUNO，共同推動了該技術達到極限邊界，為實驗宏偉的物理目標開辟了道路?！?/p>
JUNO的設計使用壽命可達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驗。這樣的升級將探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題，并深刻影響我們對宇宙的理解。
JUNO合作組發(fā)言人王貽芳表示：“完成JUNO探測器灌注并開始運行取數(shù)，是一個歷史性的里程碑。這是國際上首次運行這樣一個超大規(guī)模和超高精度的中微子專用大科學裝置，將使我們能夠回答關于物質和宇宙本質的基本問題?！?/p>
來源 / 廣州日報
編輯 / 賴佳佳
責編?/ 邵維 ?高崴
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