在中国广东省江门市地下700米深处,一项国际领先的中微子研究设施——江门中微子实验(JUNO),近日迎来了重要里程碑。中国科学院高能物理研究所宣布,该实验已圆满完成2万吨液体闪烁体的灌注,并正式启动了数据收集工作。
江门中微子实验被誉为新一代大型中微子实验装置的先驱,其规模之大、精度之高,在全球范围内尚属首次。中国科学院院士王贻芳表示,这一实验装置将开启探索物质和宇宙本质的新篇章,解答一系列基本科学问题。
该实验的核心探测器位于一个直径41.1米、深达44米的水池中,探测器内部装有2万吨液体闪烁体,以及数以万计的光电倍增管。这些设备共同工作,能够捕捉到来自台山和阳江核电站、距离达53公里的中微子信号,并以极高的精度测量它们的能谱。
经过十多年的精心筹备和建设,江门中微子实验在试运行阶段已取得初步成果。数据显示,探测器的关键性能指标不仅达到了设计预期,甚至在某些方面还超越了预期。这一成就使江门中微子实验具备了解决粒子物理学领域未来十年重大问题的能力,即确定中微子的质量排序。
江门中微子实验的设计使用寿命长达30年,并具备升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验的潜力。这样的升级将进一步探索中微子的绝对质量,检验中微子是否为马约拉纳粒子,从而对粒子物理、天体物理和宇宙学的交叉领域产生深远影响。
作为中国科学院高能物理研究所主导的重大国际合作项目,江门中微子实验吸引了来自17个国家和地区的74个科研机构、700名研究人员的参与。意大利米兰大学的乔阿基诺·拉努奇教授表示,江门中微子实验的成功得益于广泛的国际合作,共同推动了液体闪烁体探测技术的极限发展。
与国际同类实验相比,江门中微子实验在测定中微子质量顺序方面具有独特优势,不受地球物质效应和其他未知中微子振荡参数的影响。它还将显著提高6个中微子振荡参数中3个参数的测量精度。江门中微子实验不仅能够研究来自太阳、超新星、大气和地球的中微子,还将开启探索未知物理的新领域,包括对不活跃中微子和质子衰变的搜寻。
江门中微子实验的建设过程充满了挑战,需要创新的思想和技术,以及多年的精心规划和测试。数百名中外工程师和技术人员的共同努力,使这一最初的大胆设想变成了现实。如今,江门中微子实验已准备好为中微子研究开启新的篇章,揭示宇宙的奥秘。