江門中微子實驗探測器主體建成　擁有全球最大單體有機玻璃結構

20日，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，位於江門開平的江門中微子實驗探測器主體建成。這一標誌性成就預示著該項目即將進入下一階段——超純水與液體閃爍體的灌裝，預計於2025年8月正式運行取數。

開平位於最佳試驗點

江門中微子實驗大科學裝置，是科研團隊耗時多年，在江門開平市地下700米深處建造的一個巨型實驗室。利用這個深埋地下的大科學裝置，科學家們將捕捉探測宇宙中最古老、最原始的一種基本粒子——中微子。

據介紹，中微子是構成物質世界的基本粒子之一。中微子極難探測，至今還有很多未解之謎沒有解開。江門中微子實驗於2013年立項，2015年正式開工建設。該實驗以測量中微子質量順序為首要科學目標。

中國科學院高能物理研究所所長、江門中微子實驗首席科學家王貽芳介紹，江門中微子實驗將通過測量核電反應堆中微子振蕩來完成測量。經過科學分析，允許的實驗站範圍在距兩個核電站50公里至55公里、寬為200米的區域內，在此位置測量中微子質量順序的靈敏度最高。據悉，江門中微子實驗所處的開平市附近區域正好符合這些苛刻條件，包括周圍有廣東陽江和台山兩個核電反應堆群，對測量質量順序有效的總功率世界最高，也能找到跟所有反應堆距離基本相等的點。

龐然大物捕捉「小」粒子

據悉，江門中微子實驗的核心探測設備是一個位於地下700米的巨型液體閃爍體探測器。王貽芳解釋，液體閃爍體是一種特殊的探測介質，它由含有有機閃爍劑的液體組成。當中微子穿過液體閃爍體時，與閃爍體中的原子核或電子發生相互作用，產生微弱的光信號。這些光信號被探測器內部的光電倍增管捕捉和放大，然後被記錄和分析。

液體閃爍體探測器的建設地點選擇在地下700米的岩石層中，是為了減少來自地表的干擾信號。江門中微子實驗的液體閃爍體探測器容積達到了20萬噸，是目前世界上最大的中微子探測器之一。該探測器被安置在地下實驗大廳內一個深達44米的池子中央。其主體結構為一個直徑41.1米的不銹鋼網殼，這一堅固的支撐結構能夠承載直徑35.4米的有機玻璃球、2萬噸液體閃爍體以及數以萬計的光電倍增管、電纜、防磁線圈、隔光板等關鍵探測器部件。20日，最後一塊光電倍增管模塊安裝完成。科研人員隨後將在有機玻璃球內注入特制的液體閃爍體，並在放置探測器的池中注入超純水，直至將整個探測器完全淹沒。

推動前沿技術領域突破

王貽芳表示，通過大科學裝置認識、研究中微子，對於粒子物理、天體物理、宇宙學等基礎科學領域具有重要意義。同時，在建設江門中微子實驗這一重大科技基礎設施過程中，科研人員在國產新型光電倍增管研製、高性能液體閃爍體研製、超大型高精度探測器設計製造、超大跨度實驗洞室等一系列前沿技術領域取得了實質性突破。

當前，江門中微子實驗正日益成為國際科研合作的新平台。王貽芳說，江門中微子實驗已吸引17個國家和地區、74個研究機構的750位科研人員參與，採取經費投入分擔、技術共同研發、科研成果共享的方式，推動全球中微子研究共同進步。

記者也了解到，近日，中國科學院與中廣核合作，將在台山核電站開展台山中微子實驗項目，雙方已簽訂合作協議，將共享科研創新成果。據悉，台山中微子實驗是江門中微子實驗的近點實驗，其建設目的是測量高能量分辨的反應堆中微子能譜，為江門中微子實驗提供輸入。目前，台山中微子實驗項目實驗設備現場安裝工作已全面啟動，台山核電於11月2日實施了鋼罐、銅殼、有機玻璃球等探測器主體設備吊裝入場。