新華社廣州8月26日電(記者胡喆、馬曉澄)地下700米,廣東江門(mén)的一處靜謐山體深處,一個(gè)直徑超35米的有機玻璃球正靜靜捕捉來(lái)自宇宙的“幽靈粒子”——中微子。
8月26日,江門(mén)中微子實(shí)驗(JUNO)正式運行取數。這座歷時(shí)十余年建設的重大科學(xué)設施,將著(zhù)手解決粒子物理學(xué)領(lǐng)域未來(lái)十年內的重大問(wèn)題之一:中微子質(zhì)量排序。
中微子是構成物質(zhì)世界的基本粒子之一,也是宇宙中最古老、數量最多的粒子,從宇宙大爆炸起就彌散在宇宙中,無(wú)處不在卻又“神出鬼沒(méi)”,幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應,導致人們不僅看不到,就連探測也十分不易。
直到1956年,人類(lèi)才首次在核反應堆捕捉到中微子的蹤跡。從那時(shí)起,中微子就成為物理學(xué)研究的重要課題,但仍有諸多未解之謎。
中微子就像宇宙留給人類(lèi)的一道謎題。早在2003年,我國便論證設計了第一代中微子實(shí)驗裝置——大亞灣中微子實(shí)驗。
如今,江門(mén)中微子實(shí)驗接過(guò)了接力棒。它不僅要解答中微子質(zhì)量排序問(wèn)題,還將以更高精度測量中微子振蕩參數,并涉足超新星、地球中微子、太陽(yáng)中微子等研究。
江門(mén)中微子實(shí)驗的探測器核心是一個(gè)裝載2萬(wàn)噸液體閃爍體的有機玻璃球,外壁鑲嵌著(zhù)數萬(wàn)只光電倍增管,一旦有中微子與之發(fā)生反應,就會(huì )發(fā)出微弱的光信號——這些信號將被放大、記錄、分析,如同在深海中傾聽(tīng)宇宙的低語(yǔ)。
建設如此高精度的探測器,每一步都是挑戰。江門(mén)中微子實(shí)驗總工程師馬驍妍介紹,項目團隊在45天內完成6萬(wàn)多噸超純水的灌注,將內外有機玻璃球的液位差控制到厘米量級,流量偏差不超過(guò)0.5%,有力保障了探測器主體結構的安全穩定。
“這是國際上首次運行這樣一個(gè)超大規模和超高精度的中微子專(zhuān)用大科學(xué)裝置,將使我們能夠回答關(guān)于物質(zhì)和宇宙本質(zhì)的基本問(wèn)題?!敝袊茖W(xué)院院士、江門(mén)中微子實(shí)驗首席科學(xué)家王貽芳說(shuō)。
江門(mén)中微子實(shí)驗由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭,合作組包括來(lái)自17個(gè)國家和地區的約700名研究人員。從看不見(jiàn)摸不著(zhù)的“幽靈粒子”,到一步步揭開(kāi)神秘面紗,江門(mén)中微子實(shí)驗是通向未知宇宙的一扇新窗口。
按計劃,江門(mén)中微子實(shí)驗設計使用壽命可達30年,后期可升級改造為無(wú)中微子雙貝塔衰變實(shí)驗,將探測中微子絕對質(zhì)量,檢驗中微子是否為馬約拉納粒子,從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)的前沿交叉熱點(diǎn)難題。