
中国在粒子物理学研究发展迈大步。中国科学院高能物理研究所表示,江门中微子实验(JUNO)已成功完成2万吨液体闪烁体灌注,并正式运行取数,是全球首个运行的超大规模和超高精度中微子专用大科学设备。位于地下700米深的JUNO能捕捉到俗称「幽灵粒子」的中微子,有助着手解决中微子质量排序这个重大课题,对粒子物理、天体物理、宇宙学等基础科学领域具有重要意义。
综合央视新闻、香港文汇报、明报等媒体报导,中微子是组成物质世界最基本的粒子之一,且无所不在,但它比组成人体粒子的间隙还要小,几乎不与物质发生反应,很难被探测到,因此也被称为「幽灵粒子」,探测器要特别大才能得到足够样本。JUNO探测器主体是直径约35米的有机玻璃球,里面灌入液体闪烁体,外部水池充满3.5万吨高纯水。中微子穿过探测器时,偶尔与烷基苯发生反应,发出极微弱闪烁光,仪器捕捉到光信号后转化成电信号并放大1000万倍,用以数据分析。
要探测中微子,必须依靠关键的光电倍增管,科学家还给它取了个名字叫「黄金瞳」,它能看到中微子击中闪烁体时发出的微弱萤光,亮度仅是手机屏幕的100亿分之一。相当于把手机放到50多公里外的地方,黄金瞳依然能够清楚地看到这微弱的光亮。
JUNO探测器位于广东省江门市附近的地下700米处,可以探测53公里外台山和阳江核电站产生的中微子,并以前所未有的精度测量它们的能谱。与国际同类实验相比,JUNO对质量顺序的测定不受地球物质效应和其他未知中微子震荡参数的影响,并将显著提高六个中微子震荡参数中的三个参数的精度。
根据JUNO获取的首批数据显示,各项性能指针全面达到或超越设计预期。JUNO实验使科学家能够对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究,并将打开探索未知物理的新窗口,包括对不活跃中微子和质子衰变的搜索。
据了解,JUNO的构想由中国科学院高能所2008年提出,2013年得到中国科学院战略性先导科技专项(A类)支持,并在同年得到广东省支持,2015年启动隧道和地下实验室建设。2021年12月完成实验室建设,并展开探测器在地下实验室的安装建设,2024年12月探测器主体建设完成并开始灌注超纯水与液体闪烁体。
江门中微子合作组发言人王贻芳表示,完成江门中微子探测器灌注并开始运行取数,是一个突破性的进展。「这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学设备,将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。」