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地下700米捕捉“幽灵粒子”!中国江门实验开启宇宙奥秘探索新征程

   时间:2025-11-20 15:43:52 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在广东江门地下700米深处,一项世界瞩目的科学工程正在揭开宇宙最神秘的面纱。这里坐落着全球规模最大的中微子探测装置——江门中微子实验(JUNO),其核心探测器由直径35.4米的有机玻璃球构成,内部盛装2万吨液体闪烁体,外围环绕着4.5万只高精度光电倍增管。这座"地下巨眼"被安置在距离核电站53公里的绝佳位置,周围环绕着超纯水形成的辐射屏障,为捕捉宇宙中最难以捉摸的粒子创造了理想环境。

这个耗时十余年建设的科学重器,在正式运行仅59天后就交出惊艳成绩单。实验数据显示,探测器每天从8000万个背景信号中精准识别出约40个中微子事件,在8月26日至11月2日的观测期内,累计捕获2300多个反应堆中微子有效数据。基于这些数据,科研团队成功将中微子振荡关键参数的测量精度提升至国际最高水平的1.5至1.8倍,为确定中微子质量顺序这一物理学重大课题迈出关键一步。

中微子之所以被称为"幽灵粒子",源于其近乎诡异的物理特性。这些质量极小的粒子能以接近光速的速度穿行宇宙,每秒钟有数以亿计的中微子穿过人体手掌,却几乎不与任何物质发生相互作用。中国科学院院士王贻芳解释:"这种特性使中微子成为携带宇宙诞生信息的完美信使,它们就像记录着宇宙早期历史的活化石。"实验装置选址地下700米,正是为了屏蔽宇宙射线的干扰,让这些"幽灵"显形。

探测器的设计充满创新智慧。巨型有机玻璃球采用特殊工艺制造,其体积是国际同类装置的20倍;4.5万只光电倍增管如同4.5万只"数字眼睛",能捕捉到单个光子的闪烁;超纯水水池不仅屏蔽辐射,还能通过反射增强信号检测。实验副发言人曹俊介绍:"整个系统就像一台精密的量子相机,能在海量噪声中提取最微弱的中微子信号。"

这项基础研究蕴含着改变人类认知的潜力。科学家发现,中微子存在的微小质量对宇宙演化至关重要——正是这些几乎不可察觉的质量,使得宇宙大爆炸后的密度涨落得以保留,最终凝聚成星系、恒星乃至生命。王贻芳用生动的比喻说明:"如果中微子完全没有质量,我们今天看到的宇宙将是一片均匀的虚无,不会有任何结构存在。"

实验装置的独特优势正在解决物理学界的重大谜题。此前通过太阳中微子和反应堆中微子测得的振荡参数存在细微差异,如同同一品牌冰淇淋出现不同口味。江门中微子实验凭借其同时探测两种中微子的能力,有望揭开这个困扰学界多年的"冰淇淋谜题",验证是否存在超越标准模型的新物理规律。

这个国际合作项目汇聚了来自17个国家75个科研机构的700余名研究人员。法国国家科学研究中心教授Marcos Dracos评价:"这个里程碑式的成就,体现了全球科学家的集体智慧与创造力。"实验装置设计寿命达30年,未来可通过升级改造开展无中微子双贝塔衰变实验,直接探测中微子的绝对质量,并验证其是否为自身的反粒子。

在地下700米的寂静空间里,中国科学家正用前所未有的精度聆听宇宙的微弱心跳。这场持续半个多世纪的科学探索,不仅在改写人类对物质基本结构的认知,更在为未来可能出现的科技革命埋下伏笔。正如曹俊所言:"基础研究的价值往往超出想象,就像电的发现最终改变了整个人类文明。"

 
 
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