江门中微子实验：揭秘未来科技新宠儿

江门中微子实验：揭秘未来科技新宠儿

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2024年10月，位于广东江门地下700米深处的江门中微子实验（JUNO）传来振奋人心的消息：核心探测设备——中心探测器已完成95%建设任务，预计将于2025年8月正式投入运行。这个由中国科学院高能物理研究所主导的大型科学装置，不仅将为人类揭示中微子质量顺序这一重大科学问题，更将在未来30年的运行周期内，持续产出一系列引领性的重大物理成果。

世界最大最灵敏的中微子探测器

江门中微子实验的核心探测设备是一个2万吨的液体闪烁体探测器，其规模和技术指标均达到国际领先水平：

• 体积：直径41.1米，是目前世界上最大的液体闪烁体探测器
• 能量精度：达到3%，比当前国际最好水平高1倍
• 放射性本底：与500吨探测器达到的国际最好水平相当
• 主支撑结构：不锈钢网壳直径35.4米，是中国最大的单体不锈钢主结构
• 有机玻璃球：净重约600吨，是世界最大的单体有机玻璃球
• 光电倍增管：配备2万只20英寸和2.5万只3英寸光电倍增管

攻克多项国际技术难题

为了实现这些 ambitious 的技术指标，江门中微子实验团队攻克了一系列国际上前所未有的技术难题：

• 研发新型光电倍增管：发明了一种全新构型及电子放大方式的新型光电倍增管，具有国际最高光子探测效率，获得欧盟、美国、日本等专利授权
• 液体闪烁体纯化：研发出高洁净度、高密封、高效率的液闪纯化系统，成功获得光传输衰减长度大于20米的液闪，达到世界最好水平
• 水下电子学设计：采用创新设计，以民用器件实现航天级别的可靠性
• 深埋地下洞室：建成中国最大跨度深埋地下洞室，施工难度达到世界级水平

国际合作与成果共享

江门中微子实验自2014年7月成立国际合作组以来，已发展为17个国家和地区的74个研究机构的750位科研人员共同参与的大型国际合作项目。合作伙伴提供实物设备及经费约占10%，所有科研成果将由国际合作组共同署名发表。

中微子研究的重要性和应用前景

中微子作为物质世界最基本的粒子之一，在粒子物理、天体物理和宇宙学中占有极为重要的地位。江门中微子实验的主要科学目标包括：

• 测定中微子质量顺序
• 精确测量中微子混合角
• 研究超新星中微子、地球中微子、太阳中微子
• 寻找质子衰变、惰性中微子等

此外，中微子研究还具有重要的应用前景：

• 中微子通信：利用中微子极强的穿透能力，可以实现地球任意两点间的直接通信，具有保密性好、信号损耗小的特点
• 核设施监测：通过监测中微子流量，可以检测核反应堆是否在提取核武器原料，有助于防止核扩散

中国在中微子研究领域的领先地位

从大亚湾中微子实验到江门中微子实验，中国在中微子研究领域持续领跑。江门中微子实验建成后，将与日本的顶级神冈中微子实验、美国的深部地下中微子实验形成三足鼎立之势，进一步巩固中国在该领域的国际领先地位。

江门中微子实验的建设，不仅体现了中国在基础科学研究领域的实力，更为未来30年中微子物理研究奠定了重要基础。随着实验的正式运行，我们有理由期待，这一世界级的科学装置将为人类揭示宇宙起源和物质本质的奥秘作出重大贡献。