中国江门中微子实验启动，将揭秘宇宙基本粒子之谜

中国江门中微子实验启动，将揭秘宇宙基本粒子之谜

2024年12月18日上午，在位于地下700米深处的实验室里，随着中国科学院院士王贻芳一声令下“启动灌注”，江门中微子实验（JUNO）正式进入最后的关键阶段。这一时刻，标志着中国在中微子研究领域再次迈出重要一步。

世界之最：巨型“水晶球”即将诞生

江门中微子实验的核心探测器是一个巨大的液体闪烁体探测器，其主体结构由直径41.1米的不锈钢网壳支撑，内部是一个直径35.4米的有机玻璃球。这个有机玻璃球是目前世界上最大的单体有机玻璃结构，由263块12厘米厚的有机玻璃拼接而成，重量达600吨。

接下来的几个月里，探测器将经历一场华丽的变身：首先，超纯水将以每小时100吨的速度注入探测器内外空间；随后，这些超纯水将被逐渐置换为2万吨液体闪烁体。最终，这个空心的“玻璃球”将变成一个泡在超纯水中的“水晶球”，静待中微子的到访。

创新突破：探测精度提升数倍

探测器内部布满了2万只20英寸和2.5万只3英寸的光电倍增管，它们如同探测器的“眼睛”，能够捕捉中微子与液体闪烁体相互作用时发出的微弱闪光。与国际上现有的中微子探测器相比，江门中微子实验的探测器在多个方面实现了突破：

• 液体闪烁体体积增大20倍
• 光电子产额提升3倍
• 能量分辨率提高至前所未有的3%

这些创新不仅大幅提升了探测器的灵敏度，还使其能够更精确地测量中微子的能量和方向，为科学家提供更清晰的中微子“画像”。

科学使命：揭秘宇宙基本粒子

中微子是构成物质世界的基本粒子之一，也是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子。它们几乎不与其他物质相互作用，因此被称为“幽灵粒子”。中微子携带着宇宙诞生和演化的关键信息，对理解宇宙的起源和结构至关重要。

江门中微子实验以测量中微子质量顺序为主要科学目标。中微子有三种类型（电子中微子、μ中微子和τ中微子），它们在飞行过程中会发生振荡，即从一种类型转变为另一种类型。这种振荡现象与中微子的质量顺序密切相关。确定中微子的质量顺序，对于理解粒子物理学标准模型的扩展、探索宇宙中物质-反物质不对称性等基本问题具有重要意义。

除了测量中微子质量顺序，江门中微子实验还将进行多项前沿研究，包括：

• 观测超新星中微子，以了解恒星死亡过程
• 研究地球中微子，揭示地球内部结构
• 探索太阳中微子，进一步验证太阳内部核反应模型
• 检测大气中微子，研究高能物理过程
• 寻找质子衰变，探索粒子物理新现象

国际合作：打造全球中微子研究新高地

江门中微子实验是一个国际化的大型科学项目，吸引了来自17个国家和地区的750多名科研人员参与。项目团队通过经费分担、技术合作和成果共享，共同推动中微子研究的发展。

实验建成后，将与日本的顶级神冈中微子实验（Hyper-K）和美国的深部地下中微子实验（DUNE）形成三足鼎立之势，成为全球中微子研究的三大中心之一。这不仅巩固了中国在中微子研究领域的国际领先地位，也为全球科学家提供了一个重要的研究平台。

未来展望：开启中微子研究新篇章

江门中微子实验预计于2025年8月正式投入运行，预计运行约30年。在此期间，它将持续收集数据，为科学家提供丰富的研究素材。随着探测器的不断优化和数据分析技术的进步，我们有望揭开更多关于中微子的神秘面纱。

江门中微子实验的成功，不仅体现了中国在基础科学研究领域的实力，也展示了国际合作在推动科学进步中的重要作用。随着实验的正式启动，我们期待着它为人类带来关于宇宙起源和物质构成的全新认识。