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江门中微子实验核心探测设备 中国科学院高能物理研究所供图 |
羊城晚报记者 陈卓栋 20日，记者从中国科学院高能物理研究所获悉，位于江门开平的江门中微子实验探测器主体建成。这一标志性成就预示着该项目即将进入下一阶段——超纯水与液体闪烁体的灌装，预计于2025年8月正式运行取数。 开平位于最佳试验点 江门中微子实验大科学装置，是科研团队耗时多年，在江门开平市地下700米深处建造的一个巨型实验室。利用这个深埋地下的大科学装置，科学家们将捕捉探测宇宙中最古老、最原始的一种基本粒子——中微子。 据介绍，中微子是构成物质世界的基本粒子之一。中微子极难探测，至今还有很多未解之谜没有解开。江门中微子实验于2013年立项，2015年正式开工建设。该实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标。 中国科学院高能物理研究所所长、江门中微子实验首席科学家王贻芳介绍，江门中微子实验将通过测量核电反应堆中微子振荡来完成测量。经过科学分析，允许的实验站范围在距两个核电站50公里至55公里、宽为200米的区域内，在此位置测量中微子质量顺序的灵敏度最高。据悉，江门中微子实验所处的开平市附近区域正好符合这些苛刻条件，包括周围有广东阳江和台山两个核电反应堆群，对测量质量顺序有效的总功率世界最高，也能找到跟所有反应堆距离基本相等的点。 庞然大物捕捉“小”粒子 据悉，江门中微子实验的核心探测设备是一个位于地下700米的巨型液体闪烁体探测器。王贻芳解释，液体闪烁体是一种特殊的探测介质，它由含有有机闪烁剂的液体组成。当中微子穿过液体闪烁体时，与闪烁体中的原子核或电子发生相互作用，产生微弱的光信号。这些光信号被探测器内部的光电倍增管捕捉和放大，然后被记录和分析。 液体闪烁体探测器的建设地点选择在地下700米的岩石层中，是为了减少来自地表的干扰信号。江门中微子实验的液体闪烁体探测器容积达到了20万吨，是目前世界上最大的中微子探测器之一。该探测器被安置在地下实验大厅内一个深达44米的池子中央。其主体结构为一个直径41.1米的不锈钢网壳，这一坚固的支撑结构能够承载直径35.4米的有机玻璃球、2万吨液体闪烁体以及数以万计的光电倍增管、电缆、防磁线圈、隔光板等关键探测器部件。20日，最后一块光电倍增管模块安装完成。科研人员随后将在有机玻璃球内注入特制的液体闪烁体，并在放置探测器的池中注入超纯水，直至将整个探测器完全淹没。 推动前沿技术领域突破 王贻芳表示，通过大科学装置认识、研究中微子，对于粒子物理、天体物理、宇宙学等基础科学领域具有重要意义。同时，在建设江门中微子实验这一重大科技基础设施过程中，科研人员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、超大跨度实验洞室等一系列前沿技术领域取得了实质性突破。 当前，江门中微子实验正日益成为国际科研合作的新平台。王贻芳说，江门中微子实验已吸引17个国家和地区、74个研究机构的750位科研人员参与，采取经费投入分担、技术共同研发、科研成果共享的方式，推动全球中微子研究共同进步。 记者也了解到，近日，中国科学院与中广核合作，将在台山核电站开展台山中微子实验项目，双方已签订合作协议，将共享科研创新成果。据悉，台山中微子实验是江门中微子实验的近点实验，其建设目的是测量高能量分辨的反应堆中微子能谱，为江门中微子实验提供输入。目前，台山中微子实验项目实验设备现场安装工作已全面启动，台山核电于11月2日实施了钢罐、铜壳、有机玻璃球等探测器主体设备吊装入场。
