江门中微子实验探测器主体建成 30年内不会再有人类踏足球体内部

江门中微子实验探测器底部。本栏摄影 南方日报记者 张梓望 许舒智

　　11月20日，随着最后一个光电倍增管被固定，江门中微子实验探测器主体建成。建成后的30年内，不会再有人类踏足这个巨型玻璃球体内部。接下来，该项目将进入超纯水与液体闪烁体灌装阶段，并预计于2025年8月正式运行取数。

　　中微子是构成世界的基本粒子，是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子。其质量轻、运动速度接近光速，而且几乎不与任何东西发生反应，人类对它们还很不了解。

　　江门中微子实验设置在江门开平的地下700米深处，以尽量减少宇宙线的干扰。人们穷尽工程之力，试图驱散中微子周围的“迷雾”。

　　直径达35.4米的有机玻璃球是江门中微子实验的探测器主体，其体量是此前世界最大同类装置的10倍。如果等比例缩到鸡蛋大小，这个球的外壳会比鸡蛋壳还薄，为了完成科学任务，球还必须具备高透光性和低本底辐射的特性。因此，从设计到制造，团队破除了无数困难，整个独特配方和工艺都由国内供应，施工时也要确保零误差。

　　玻璃球中将灌入2万吨液体闪烁体，这是少数有概率与中微子发生反应的物质。球内的所有灰尘杂质加起来不能超过8毫克，也就是不能比一个指甲盖里的污物多。

　　整个球最终将被纯水浸没在一个以高密度聚乙烯为墙壁的“巨型泳池”里。水池会加上盖子避光，并用氮气覆盖，避免纯水被污染。

　　当中微子穿过液体闪烁体并发生反应，会发出人眼不可见的、极其微弱的闪烁光。玻璃球周围环绕的4.5万个光电倍增管可以捕捉到这些微光，进而形成数据。

　　江门中微子实验的首要科学目标，是花6年时间“捕捉”10万个来自核电站的中微子，根据精确测量这些中微子的能谱推导出中微子质量顺序。同时，其还希望进行超新星中微子、太阳中微子、地球中微子、大气中微子、质子衰变等多项重大前沿交叉研究。

　　超新星爆发是恒星在“生命尽头”发生的剧烈爆炸，其中包括大量中微子。但超新星爆发可遇不可求，上一次被人类证实的超新星爆发已经要追溯到1987年。因此，江门中微子实验计划用30年时间等待一次超新星爆发。

　　江门中微子实验建成后，将与日本的顶级神冈中微子实验和美国的深部地下中微子实验形成鼎足之势，让我国在中微子研究领域的国际领先地位得到进一步巩固。

　　江门中微子实验的近点实验——台山中微子实验也已全面启动实验设备现场安装工作，11月2日，台山核电已实施了钢罐、铜壳、有机玻璃球等探测器主体设备吊装入场。台山中微子实验的建设目的，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。

　　（记者 钟哲 吴雅楠 李霭莹 通讯员 刘悦湘）