新華鮮報|地下700米捕捉“幽靈粒子” 我國開啟中微子研究新篇章

地下700米，廣東江門的一處靜謐山體深處，一個直徑超35米的有機玻璃球正靜靜捕捉來自宇宙的“幽靈粒子”——中微子。

8月26日，江門中微子實驗（JUNO）正式運行取數。這座歷時十余年建設的重大科學設施，將著手解決粒子物理學領域未來十年內的重大問題之一：中微子質量排序。

圖為位于水池內（尚未灌水）的中心探測器（外部圖）。（中國科學院高能物理研究所供圖）

中微子是構成物質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，無處不在卻又“神出鬼沒”，幾乎不與任何物質發生反應，導致人們不僅看不到，就連探測也十分不易。

直到1956年，人類才首次在核反應堆捕捉到中微子的蹤跡。從那時起，中微子就成為物理學研究的重要課題，但仍有諸多未解之謎。

中微子就像宇宙留給人類的一道謎題。早在2003年，我國便論證設計了第一代中微子實驗裝置——大亞灣中微子實驗。

如今，江門中微子實驗接過了接力棒。它不僅要解答中微子質量排序問題，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、太陽中微子等研究。

圖為中心探測器內部的有機玻璃球及光電倍增管。（中國科學院高能物理研究所供圖）

江門中微子實驗的探測器核心是一個裝載2萬噸液體閃爍體的有機玻璃球，外壁鑲嵌著數萬只光電倍增管，一旦有中微子與之發生反應，就會發出微弱的光信號——這些信號將被放大、記錄、分析，如同在深海中傾聽宇宙的低語。

建設如此高精度的探測器，每一步都是挑戰。江門中微子實驗總工程師馬驍妍介紹，項目團隊在45天內完成6萬多噸超純水的灌注，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超大規模和超高精度的中微子專用大科學裝置，將使我們能夠回答關于物質和宇宙本質的基本問題。”中國科學院院士、江門中微子實驗首席科學家王貽芳說。

江門中微子實驗由中國科學院高能物理研究所牽頭，合作組包括來自17個國家和地區的約700名研究人員。從看不見摸不著的“幽靈粒子”，到一步步揭開神秘面紗，江門中微子實驗是通向未知宇宙的一扇新窗口。

按計劃，江門中微子實驗設計使用壽命可達30年，后期可升級改造為無中微子雙貝塔衰變實驗，將探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題。