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地下700米!中国科学家如何捕捉“宇宙幽灵”中微子?

   时间:2025-01-14 12:20:16 来源:ITBEAR作者:环球时报新媒体编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

在探索宇宙奥秘的征途中,科学家们的目光并未局限于浩瀚星空,反而深入地下,寻找着名为“宇宙幽灵”的中微子。在广东江门开平市的一片青山之中,隐藏着中国科学家历经11年精心打造的巨型探测器——江门中微子实验装置。

江门中微子实验大厅深藏于地下700米处,远离尘嚣,只为捕捉那些难以捉摸的中微子。为何选择如此偏远且深入地下的位置?答案在于精准测量与减少干扰。实验装置距离附近的阳江核电站和台山核电站均为53公里,形成等腰三角形布局,以最大化利用核电站释放的中微子。而地下700米的深度,则如同一道天然的屏障,有效隔绝地面宇宙射线的干扰,确保实验数据的纯净。

实验的核心是一台相当于13层楼高的巨型液体闪烁体探测器,位于地下实验大厅内一个深达44米的池子中央。探测器内部密布着光电倍增管,它们如同无数双敏锐的眼睛,捕捉着中微子与液体闪烁体作用时发出的微弱光芒。这些光芒被转化为电信号,经过1000万倍的放大后,被科研人员记录下来,成为解开宇宙奥秘的关键线索。

中微子,这个自宇宙大爆炸以来便弥漫于宇宙间的古老粒子,虽然无处不在,却因其极轻的质量、接近光速的运动速度和强大的穿透力而难以被探测。直到1956年,美国物理学家首次在核电站反应堆中探测到中微子,这一神秘粒子才逐渐进入物理学家的视野。然而,尽管中微子研究已多次获得诺贝尔奖,但关于其性质,如质量大小、起源、质量顺序以及是否造成宇宙中物质与反物质的不对称等关键问题,至今仍悬而未决。

江门中微子实验正是为了解答这些谜题而诞生的。作为我国中微子研究的领军专家,王贻芳院士自2001年起便领导着我国的中微子实验。他牵头设计并建设了我国第一代中微子实验装置——大亚湾中微子实验,并在2012年发现了新的中微子振荡,这一成果获得了2016年度国家自然科学奖一等奖。如今,江门中微子实验接过了大亚湾的接力棒,致力于在30年的设计寿命内,完成测量中微子质量顺序这一最主要的科学目标,并将中微子振荡参数的测量精度提高10倍左右。

在江门中微子实验的建设过程中,科研人员不仅在国产新型光电倍增管研制、高性能液体闪烁体研制、超大型高精度探测器设计制造等前沿技术领域取得了实质性突破,还推动了相关技术的国产化以及产业的发展。这一大科学计划不仅满足了实验装置的建设需求,更彰显了我国在中微子研究领域的国际领先地位。

江门中微子实验建成后,将成为国际中微子研究的中心之一,与日本的顶级神冈中微子实验和美国的深部地下中微子实验形成三足鼎立之势。这不仅巩固了我国在中微子研究领域的国际领先地位,更为全人类探索宇宙奥秘提供了宝贵的科学资源。

 
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