地下700米粒子捕手 探索中微子玄机

地下700米粒子捕手

工东说念主正在安装中心探伤器的不锈钢网架网壳部分。竖立中的江门中微子践诺中心探伤器展示了其壮不雅得志，工东说念主们在不锈钢网架上进行施工。地下700米粒子捕手！

中微子是组成物资天下的基本粒子之一，亦然六合中最常见的粒子。它与物资的相互作用极为幽微，具有极强的穿透力，不错大约穿过东说念主体、大地、地球以致是太阳。中微子的质料相配轻，以接近光速判辨。围绕中微子，有无数谜团尚未解开，包括它的质料大小和发祥、质料轨则、是否形成六合中物资与反物资的不合称等。中微子相关有望发现超出尺度模子的新物理，对相关六合演化、恒星形成、超新星爆发机制等有热切真谛。自1956岁首次被说明存在以来，中微子规模相关仍是取得4次诺贝尔奖。但“捕捉”中微子相配禁绝，领有更大、更先进的探伤器从而获取更精准的数据，是中微子相关的要点。

2003年，中国科学院高能物理相关所科研东说念主员建议设念念，左右我国大亚湾核响应堆群产生的无数中微子来寻找中微子的第三种回荡方式。2007年，大亚湾响应堆中微子践诺站动工竖立，主体由大地死字室和地下5个践诺室组成，垂直距离最深可达320米。2011年年底，大亚湾响应堆中微子践诺提前以6个探伤器开动运行。2012年3月8日，时任中国科学院高能物理相关所长处王贻芳通告，大亚湾响应堆中微子践诺发现了一种新的中微子回荡，并测量到其回荡几率。而后，大亚湾响应堆中微子践诺连续高质料运行，取得多项天下进步的科研终结。2020年年底，大亚湾响应堆中微子践诺安装厚爱退役。

如今，我国新一代大型中微子践诺安装——江门中微子践诺正在殷切竖立中。2024年10月10日，记者来到广东江门中微子践诺室，映入眼帘的是参差有致的白色建筑，四周青山环抱。通过罐笼着落约5分钟，来到位于地下700米的践诺大厅。取舍在广东江门进行新一代中微子践诺是因为该地区合适尖刻条款，包括周围有广东阳江和台山响应堆群，对测量质料轨则灵验的总功率天下最高，也能找到跟通盘响应堆距离基本非常的点。建在地下不错屏蔽大部分六合线打扰，因此真的通盘中微子践诺齐在地下进行。

江门中微子践诺2013年立项，2015年开工成随即下洞室。该洞室是国内拱顶跨度最大的地下洞室，顶部起拱跨度达49.5米。濒临岩体富水性强等天下级工程难题，期间攻关团队开展无数期间相关并细则合理施工决议，最终地下洞室于2021年年底告成托付使用。

践诺大厅内有一个庞杂的白色球体，坐落在圆柱形的池塘中，这是江门中微子践诺的中枢探伤开导——中心探伤器。中心探伤器直径41.1米的不锈钢网壳承载着直径35.4米的有机玻璃球、2万吨液体耀眼体（液闪）、2万个20英寸光电倍增管、2.5万个3英寸光电倍增管等部件。探伤器运行时，池塘中还要注入3.5万吨超纯水。

有机玻璃球由263块12厘米厚的烘弯球面板和高下烟囱粘接而成，净重约600吨，是天下最大的单体有机玻璃球。为保证高透光率和低本底的特色，有机玻璃板材坐褥选拔了独有配方和工艺。拼接有机玻璃球时名义需要用膜材料和带有水溶胶的纸进行保护，邃密氡极度衰变子体欺侮有机玻璃。此外，研发团队通过多种次序裁汰老化速率，确保探伤器安全运行。

2万吨液闪起到了主要作用，当无数中微子穿过探伤器时，小数的一部分会与液闪发生响应，发出极其幽微的耀眼光，被光电倍增管探伤到，从而达到捕捉中微子的方针。液闪需要相配干净，耿直净度、高密封、高服从的纯化系统去除了液闪中的发射性杂质、惰性气体等，晋升了透明度和光学性能。

密布于不锈钢网壳内侧的光电倍增管为捕捉中微子布下了“云罗天网”。每个直径足有半米长的20英寸光电倍增管在中心探伤器上要安装2万个，再加上2.5万个3英寸光电倍增管。这些光电倍增管将中微子与液闪响应的光信号滚动为电信号，并放大千万倍，在狡计机中进行具体分析和相关。中国科学院高能物理相关所的科学家们发明了一种全新构型及电子放大面貌的新式光电倍增管，最终研制出具有完全自主学问产权的光电倍增管样管，冲突了海外操纵。

光电倍增管永劫期责任在44米深的池塘中存在内爆风险，为此，相关东说念主员研制了一套水下防爆系统，为每一个光电倍增管加装保护安装。该防爆系统不错灵验减缓高压水填充真空区域的速率，显赫减低冲击波的强度，幸免发生链式响应。

现在，江门中微子践诺竖立投入收官阶段，展望11月底完成一说念安装任务，并启动超纯水、液闪的灌装，2025年8月厚爱运行取数，展望运行约30年。江门中微子践诺有着丰富的科学遐想，包括测量中微子的质料轨则，精准测量三个中微子回荡参数，以及在2030年安装升级后测量中微子的迷漫质料，也将在太阳中微子、地球中微子等相关方面达到海外最佳水平，并有望在超新星中微子、质子衰变等方面取得首要终结。