大國重器傳來好消息!江門中微子實驗大科學裝置正式運行
2025-08-26 10:31 來源:央視新聞 編輯:必威88官方网站

2025年8月26日,江門中微子實驗(JUNO)成功完成2萬(wan) 噸液體(ti) 閃爍體(ti) 灌注,並正式運行取數。經過十餘(yu) 年的準備和建設,江門中微子實驗成為(wei) 國際上首個(ge) 運行的超大規模和超高精度中微子專(zhuan) 用大科學裝置。在試運行期間首批獲取的數據顯示,江門中微子實驗探測器關(guan) 鍵性能指標全麵達到或超越設計預期,這將使該大科學裝置能夠著手解決(jue) 粒子物理學領域未來十年內(nei) 的一個(ge) 重大問題:中微子質量排序,並協助科學家對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究,開啟探索未知物理的新窗口。

△位於(yu) 水池內(nei) (尚未灌水)的中心探測器(外部圖)

  江門中微子實驗探測器位於(yu) 廣東(dong) 省江門市附近的地下700米處,可以探測53公裏外台山和陽江核電站產(chan) 生的中微子,並以前所未有的精度測量它們(men) 的能譜。與(yu) 國際同類實驗相比,江門中微子實驗對質量順序的測定不受地球物質效應和其他未知中微子振蕩參數的影響,並將顯著提高6個(ge) 中微子振蕩參數中的三個(ge) 參數的精度。

△中心探測器內(nei) 部的有機玻璃球及光電倍增管

  江門中微子實驗由中國科學院高能物理研究所於(yu) 2008年提出構想,2013年得到中國科學院戰略性先導科技專(zhuan) 項(A類)支持,並在同年得到廣東(dong) 省人民政府的支持,2015年啟動隧道和地下實驗室建設。2021年12月完成實驗室建設並開始了探測器在地下實驗室的安裝建設,2024年12月探測器主體(ti) 建設完成並開始灌注超純水與(yu) 液體(ti) 閃爍體(ti) 。在灌裝過程中,項目團隊首先在45天內(nei) 完成超過6萬(wan) 噸超純水的灌注,將內(nei) 外有機玻璃球的液位差控製到厘米量級,流量偏差不超過0.5%,有力保障了探測器主體(ti) 結構的安全穩定。隨後曆經半年的精細操作,將2萬(wan) 噸液體(ti) 閃爍體(ti) 精準注入直徑35.4米的有機玻璃球內(nei) ,並同步完成原有純水的置換。尤為(wei) 關(guan) 鍵的是,超純水與(yu) 液體(ti) 閃爍體(ti) 的超高潔淨度、透明度和極低放射性本底等特殊要求全部得到滿足。與(yu) 此同時,項目團隊完成了探測器的調試優(you) 化,確保了探測器在灌注完成後立刻進入正式運行取數階段。

△水池上方的頂部徑跡探測器

  江門中微子實驗的核心探測器為(wei) 有效質量達2萬(wan) 噸的液體(ti) 閃爍體(ti) 探測器(中心探測器),安置於(yu) 地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不鏽鋼網殼作為(wei) 主支撐結構,承載了包括35.4米直徑的有機玻璃球、兩(liang) 萬(wan) 噸液體(ti) 閃爍體(ti) 、兩(liang) 萬(wan) 隻20英寸光電倍增管、兩(liang) 萬(wan) 五千隻3英寸光電倍增管以及前端電子學、電纜、防磁線圈和隔光板等眾(zhong) 多關(guan) 鍵部件。遍布探測器內(nei) 壁的光電倍增管協同工作,探測中微子與(yu) 液閃相互作用產(chan) 生的閃爍光,並將其轉換為(wei) 電信號輸出。

△中心探測器內(nei) 部的有機玻璃球及光電倍增管

  江門中微子實驗是中國科學院高能物理研究所主導的重大國際合作項目,成員涵蓋來自17個(ge) 國家和地區、74個(ge) 科研機構的近700名研究人員。江門中微子實驗的設計使用壽命為(wei) 30年,後期可升級改造為(wei) 世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗。這樣的升級將探測中微子絕對質量,檢驗中微子是否為(wei) 馬約拉納粒子,從(cong) 而解決(jue) 粒子物理、天體(ti) 物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題,並深刻影響我們(men) 對宇宙的理解。

  江門中微子合作組發言人王貽芳表示:“完成江門中微子探測器灌注並開始運行取數,是一個(ge) 突破性的進展。這是國際上首次運行這樣一個(ge) 超大規模和超高精度的中微子專(zhuan) 用大科學裝置,將使我們(men) 能夠回答關(guan) 於(yu) 物質和宇宙本質的基本問題。”


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