江门中微子实验：揭秘宇宙奥秘的“超级显微镜”

江门中微子实验：揭秘宇宙奥秘的“超级显微镜”

引用

中国科学院

等

5

来源

1.

https://ihep.cas.cn/dkxzz/juno/cmsm/202410/t20241014_7398336.html

2.

https://www.cas.cn/zt/sszt/75yq/cg/202410/t20241011_5035737.shtml

3.

http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2024-07/04/nw.D110000renmrb_20240704_2-13.htm

4.

http://www.news.cn/tech/20241011/478642243b7a4a8893e097b8a901c09b/c.html

5.

http://www.jiangmen.gov.cn/newygadwq/xw/content/post_3206979.html

近日，位于地下700米的江门中微子实验探测器主体正式建成。这个巨大的液体闪烁体探测器旨在深入探索神秘的中微子，测量其质量顺序并进行多项前沿研究。该实验由中科院高能物理研究所主导，预计于2025年8月开始运行取数，有望为粒子物理、天体物理及宇宙学等领域带来重大突破。你对这些宇宙中的小精灵——中微子了解多少呢？快来一起揭开它们的神秘面纱吧！

中微子是构成物质世界最基本的粒子之一，它不带电，质量极其微小，以接近光速运动。这种神秘的粒子几乎不与任何物质发生反应，因此被称为“幽灵粒子”。在宇宙中，中微子的数量极其庞大，每立方厘米就有约300个，它们携带着宇宙起源和演化的关键信息。

中微子的研究对于理解宇宙的起源和结构至关重要。它可以帮助科学家解答一些最根本的宇宙之谜，比如：为什么宇宙中物质多于反物质？暗物质和暗能量的本质是什么？这些问题关系到我们对宇宙最基本的认知。

江门中微子实验（JUNO）是中国一项重大科技基础设施项目，位于广东省江门市开平市金鸡镇和赤水镇交界处的打石山地下700米深处。实验的主要目标是测量中微子的质量顺序，这是当前粒子物理学中最重要且最具挑战性的问题之一。

实验之所以建在地下700米深处，是因为地面上的宇宙射线会产生大量背景噪声，干扰中微子的探测。而700米厚的岩层可以有效屏蔽这些干扰，使科学家能够更清晰地捕捉到中微子的信号。

江门中微子实验的核心探测设备是一个巨大的液体闪烁体探测器。这个探测器的规模令人惊叹：有机玻璃球内径35.4米，大约有12层楼高，是世界上最大的单体有机玻璃球。它将承载20000吨液闪，整个球体置于纯水中运行。

实验在技术上实现了多项突破：

• 研发出具有国际最高光子探测效率的新型光电倍增管
• 创新设计了水下电子学系统，以民用器件实现航天级别的可靠性
• 建成了中国最大跨度的深埋地下洞室
• 不锈钢网架是目前中国最大的单体不锈钢主结构

这些技术突破不仅推动了实验的进行，也为相关领域的发展提供了重要支持。

江门中微子实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标，同时还将开展多项前沿研究，包括：

• 超新星中微子探测：研究恒星死亡时释放的巨大能量
• 地球中微子研究：了解地球内部结构和能量来源
• 太阳中微子探测：揭示太阳内部的核聚变过程
• 大气中微子研究：探索宇宙射线与大气相互作用的机制

这些研究将为粒子物理、天体物理和宇宙学等多个领域带来重要突破，进一步深化人类对宇宙本质的理解。

江门中微子实验是一个国际化的科研项目，目前已有17个国家和地区的74个研究机构参与，形成了750位科研人员的大型国际合作组。这种国际合作模式不仅体现了科学无国界的精神，也为全球中微子研究注入了新的活力。

实验的建设过程和未来运行取得的所有成果，都将由国际合作组共同分享。这种开放合作的态度，使得江门中微子实验成为国际中微子研究的重要中心之一。

江门中微子实验预计将于2025年8月正式运行取数，设计运行寿命约30年。科学家们计划在2030年前后对其进行升级改造，使其成为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验，以测量中微子绝对质量。

随着实验的推进，我们有理由期待，江门中微子实验将为人类揭示更多宇宙的奥秘，为粒子物理学和天体物理学的发展做出重要贡献。这个深藏在地下700米的“超级显微镜”，正在为我们打开一扇通往宇宙深处的窗口。