大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的句號(hào)，并不是我國(guó)中微子研究的終點(diǎn)。新的“接棒者”——江門中微子實(shí)驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)入建設(shè)關(guān)鍵階段。
“江門中微子實(shí)驗(yàn)?zāi)壳耙呀?jīng)完成了絕大部分的基礎(chǔ)建設(shè)，無論是地下實(shí)驗(yàn)大廳，還是相關(guān)的水電氣等設(shè)備，都已經(jīng)完成，并安裝到位，現(xiàn)在已經(jīng)開始了探測(cè)器安裝?！?月1日，全國(guó)人大代表、中國(guó)科學(xué)院院士、中科院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)透露。
中微子是一種不帶電、質(zhì)量極其微小的基本粒子，有人形象地將其比作基本粒子中的“隱士”，它們幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用。為偵測(cè)它，人類不得不大費(fèi)周章。
正在安裝的中微子探測(cè)器的主體是一個(gè)有12層樓高的有機(jī)玻璃球，里面裝有2萬(wàn)噸液體閃爍體和數(shù)萬(wàn)只光電倍增管，“預(yù)計(jì)明年才能全部安裝完成”。
在中微子探測(cè)器中，液體閃爍體是探測(cè)中微子的介質(zhì)，主要用來捕獲中微子并發(fā)光，光電倍增管用來“捕捉”光，而有機(jī)玻璃球則是液體閃爍體的容器，用它把液體閃爍體和球外的高純水分隔開。
“當(dāng)大量中微子穿過探測(cè)器時(shí)，偶爾會(huì)在探測(cè)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，發(fā)出極其微弱的閃爍光，這些光會(huì)被光電倍增管捕捉到?！蓖踬O芳解釋道。
江門中微子實(shí)驗(yàn)于2015年開始建設(shè)，建于廣東江門開平市金雞鎮(zhèn)、赤水鎮(zhèn)一帶的打石山。建成以后，它將圍繞一些重要的科學(xué)目標(biāo)開展實(shí)驗(yàn)。王貽芳說，我們將測(cè)量中微子的相對(duì)質(zhì)量，也就是第二種和第三種中微子的質(zhì)量順序；同時(shí)，也將測(cè)量中微子振蕩的參數(shù)，與現(xiàn)在的精度相比，要提高一個(gè)量級(jí)。
“在宇宙演化過程中，有大量的超新星爆發(fā)。這些超新星爆發(fā)都會(huì)遺留大量的中微子在宇宙當(dāng)中，我們希望能夠發(fā)現(xiàn)超新星遺跡中微子，這是以前從未被觀測(cè)到的。”王貽芳說，也希望能夠有幸等到一次超新星爆發(fā)，這樣我們就能捕捉到上千個(gè)超新星中微子。
當(dāng)前，中微子探測(cè)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)可謂相當(dāng)激烈。日本的“頂級(jí)神岡”探測(cè)器和美國(guó)的“深部地下中微子實(shí)驗(yàn)”設(shè)施都正在建設(shè)中，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)將在2027至2030年開始運(yùn)行，未來全球中微子實(shí)驗(yàn)將形成三足鼎立之勢(shì)。
談到江門中微子實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，王貽芳充滿自信。他說，與日本、美國(guó)正在建設(shè)的中微子實(shí)驗(yàn)相比，江門中微子測(cè)量中微子的質(zhì)量順序與中微子振蕩的另一個(gè)未知參數(shù)CP相角無關(guān)，同時(shí)，它將在2023年開始運(yùn)行，比日本和美國(guó)的實(shí)驗(yàn)提前4-6年，我國(guó)的中微子研究下好了“先手棋”。
未來江門中微子實(shí)驗(yàn)是否也會(huì)像大亞灣實(shí)驗(yàn)一樣退役？它的運(yùn)行期限有多長(zhǎng)？
針對(duì)這些大眾關(guān)心的問題，王貽芳透露，江門中微子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)壽命是30年，運(yùn)行過程中，還將會(huì)做一次升級(jí)改造，使得它除了能夠?qū)崿F(xiàn)剛才說的科學(xué)目標(biāo)之外，還能夠測(cè)量中微子雙β衰變過程。
“通過對(duì)這個(gè)過程的測(cè)量，我們希望把中微子的絕對(duì)質(zhì)量定下來，或者做一個(gè)最好的質(zhì)量限制。在測(cè)量中微子的絕對(duì)質(zhì)量的雙β衰變方面，江門中微子實(shí)驗(yàn)室將是世界最靈敏的一個(gè)實(shí)驗(yàn)?！蓖踬O芳說，它的建成，會(huì)使中國(guó)的中微子實(shí)驗(yàn)研究走到世界最前列。
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