中國地下700米的「全球第一」! 江門中微子實驗科學裝置正式運行

撰文:羊城晚報
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中國科學院高能物理研究所26日公佈,位於江門開平市附近地下700米處的江門中微子實驗(JUNO)已成功完成2萬噸液體閃爍體灌注,並正式運行取數。經過十餘年的準備和建設,JUNO成為國際上首個建成的下一代大型中微子實驗裝置。

據介紹,JUNO的設計使用壽命可達30年,其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),安置於地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不鏽鋼網殼作為主支撐結構,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英吋光電倍增管、兩萬五千隻3英吋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。

位於水池內(尚未灌水)的中心探測器(外部圖) 。(江門中微子項目供圖)

據悉,JUNO在科學目標上實現三大突破:以更高精度測定中微子質量順序;拓展至超新星/地球/太陽中微子研究;預留升級為無中微子雙貝塔衰變實驗的技術空間。

「JUNO可探測53公裡外台山和陽江核電站產生的中微子,並以前所未有的精度測量它們的能譜」,JUNO合作組發言人王貽芳表示,「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他未知中微子振蕩參數的影響,並將顯著提高6個中微子振蕩參數中的3個參數的精度。」

JUNO在試運行期間首批獲取的數據顯示,其探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期。

據介紹,從宇宙大爆炸起,中微子就彌散在宇宙中,被稱為「幽靈粒子」。JUNO的研究人員指出,大爆炸遺留的中微子背景輻射蘊含早期宇宙信息,捕捉到它們,就像找到了宇宙誕生時的「化石」,能幫助人類驗證關於宇宙起源的各種理論。此外,通過研究及觀測中微子,還能解釋「我們為何存在」這一「天問」,以及洞察超新星爆發等最極端的天體現象。

除了「仰望星空」,探測來自地球內部的中微子,可以幫助人類繪制地幔和地核中放射性元素的分布圖,從而更好地理解地球內部的熱量活動和板塊運動機制。