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【导语】8月26日，江门中微子实验（JUNO）成功完成2万吨液体闪烁体灌注并正式运行取数，标志着国际上首个下一代大型中微子实验装置正式投入使用。历经十余载筹备与建设，JUNO探测器在试运行期间展现出卓越性能，全面超越设计预期。该实验位于广东江门地下700米处，旨在探测远处核电站产生的中微子，以高精度测量其能谱，探索物质(zhì)与(yǔ)宇(yǔ)宙(zhòu)本(běn)质(zhì)。中(zhōng)微(wēi)子(zi)作(zuò)为(wèi)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的(de)基(jī)本(běn)粒(lì)子(zi)之(zhī)一(yī)，其(qí)研(yán)究(jiū)对(duì)于(yú)理(lǐ)解(jiě)宇(yǔ)宙(zhòu)形(xíng)成(chéng)及(jí)物(wù)质(zhì)世(shì)界(jiè)具(jù)有(yǒu)重(zhòng)大(dà)意(yì)义(yì)。JUNO的(de)建(jiàn)成(chéng)运(yùn)行(xíng)，不(bù)仅(jǐn)是(shì)我(wǒ)国(guó)大(dà)科(kē)学(xué)工(gōng)程(chéng)在粤港澳大湾区的重大布局，也是国际基础科学研究的前沿阵地。

8月26日，江门中微子实验（JUNO）已成功完成2万吨液体闪烁体灌注，并正式运行取数。经过十余年的准备和建设，JUNO成为国际上首个建成的下一代大型中微子实验装置。JUNO在试运行期间首批获取的数据显示，其探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期。

JUNO合作组发言人王贻芳表示：“完成JUNO探测器灌注并开始运行取数，是一个历史性的里程碑。这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置，将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。”

江门中微子实验探测器位于广东省江门市附近的地下700米处，可以探测53公里外台山和阳江核电站产生的中微子，并以前所未有的精度测量它们的能谱。

中微子到底是什么？

在粒子物理学中，科学家一致认为，构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克（上、下、奇异、粲、底、顶），3种带电轻子（电子、缪子和陶子）和3种中微子（电子中微子、缪中微子和陶中微子）。

中微子不带电，质量非常轻，小于电子的百万分之一，以接近光速运动，不过光在星际传播过程中，由于引力或者星际尘埃会转弯，而中微子不会。中微子几乎不与任何物质发生反应，只参与(yǔ)非(fēi)常(cháng)微(wēi)弱(ruò)的(de)弱(ruò)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)。

中(zhōng)微(wēi)子(zi)还(hái)有(yǒu)一(yī)个(gè)非(fēi)常(cháng)重(zhòng)要(yào)的(de)特(tè)性(xìng)，那(nà)就(jiù)是(shì)具(jù)有(yǒu)极(jí)强(qiáng)的(de)穿(chuān)透(tòu)力(lì)。打(dǎ)个(gè)比(bǐ)方(fāng)，我(wǒ)们(men)的(de)地(de)球(qiú)直(zhí)径约(yuē)为(wèi)12700多(duō)公(gōng)里(lǐ)，而(ér)中(zhōng)微子可以毫无阻挡(dǎng)地(de)穿(chuān)过(guò)地(de)球(qiú)，不(bù)会(huì)受(shòu)海(hǎi)水(shuǐ)和(hé)地(de)层(céng)的(de)阻(zǔ)挡(dǎng)，也(yě)无(wú)法(fǎ)干(gàn)扰(rǎo)、拦(lán)截(jié)和(hé)破(pò)解(jiě)，因(yīn)此(cǐ)中(zhōng)微(wēi)子(zi)的(de)检(jiǎn)测(cè)非(fēi)常(cháng)困(kùn)难(nán)。在(zài)所(suǒ)有(yǒu)基(jī)本(běn)粒(lì)子(zi)中(zhōng)，人(rén)们(men)对(duì)中(zhōng)微(wēi)子(zi)了(le)解(jiě)最(zuì)少(shǎo)，所(suǒ)以(yǐ)中(zhōng)微(wēi)子又被称为“幽灵粒子”。

捕捉中微子有何作用？

我们的宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，大约为每立方厘米300个。科学家普遍认为，广泛存在于物质世界中的中微子，就包含了反物质世界的重大信息。

其实，我们地球本身也会发出中微子，而这些中微子的构成与我们现在看不到的结构有关系(xì)。

中(zhōng)微(wēi)子(zi)是宇宙形成之初就存在的最古老也最原始的基本粒子，携带着非常多重要的神秘信息，研究中微子对于认识宇宙和我们现存的世界物质都具有非常重要的意义，也是国际最前沿的基础科学。

作为我国大科学工程建设在粤港澳大湾区的重大布局，江门中微子实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标，同时也将深入研究大气中微子、太阳中微子、地球中微子、超新星中微子等。

江门中微子实验装置为啥建这么深？

核反应堆是地球上产生中微子最集中的位置。江门市距离阳江、台山两处核电站均为53千米，两大反应堆全面建成后总功率居世界第一，可获得双倍的实验样本。可以说，这里是目前全球最适合做中微子实验的地方。

由于地面上有很强的宇宙射线，会干扰对中微子的探测。700米的山体和岩层就相当于过滤器，可将宇宙射线的强度大幅降低，让我们得到纯净的中微子信号。

江门中微子实验装置什么样？

作为一个复杂而精密的大科学装置，江门中微子实验装置建设要求高、难度大，面临的挑战在国际上也是少见的，尤其从挖洞、设备安装，到调试、运行，全程在地下700米处进行。

江门中微子实验中心探测器光电倍增管安装（图源：中国科学院高能物理研究所）

光电倍增管是中微子实验装置最主要的设备部件之一，项目组组建了由中国科学院高能物理研究所牵头的微通道板型大面积光电倍增管研制合作组，研制出技术指标达到国际领先水平的样管，高质量高效率完成生产并投入实验安装。

为确保中心探测器“大玻璃球”在超纯水中稳定工作，实验(yàn)团(tuán)队(duì)研(yán)制(zhì)了(le)高(gāo)承(chéng)载(zài)能(néng)力(lì)的(de)有(yǒu)机(jī)玻(bō)璃(lí)节(jié)点(diǎn)，以(yǐ)及(jí)高(gāo)强(qiáng)度(dù)、高(gāo)精(jīng)度(dù)、高(gāo)透(tòu)光(guāng)率(lǜ)光(guāng)电(diàn)倍(bèi)增(zēng)管(guǎn)水(shuǐ)下(xià)防(fáng)爆(bào)系(xì)统(tǒng)，极(jí)大(dà)地(de)保(bǎo)障(zhàng)了(le)设(shè)备(bèi)运(yùn)行(xíng)安(ān)全。团(tuán)队还自建了一个化工厂规模的高洁净度、高密封、高效率液体闪烁体纯化系统，对液体原料进行纯化处理，能够获得目前国际上衰减长度最高的液体闪烁体，确保探测数据的精准。

据了解，江门中微子实验装置的设计使用寿命可达30年，后期可升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验。这样的升级将探测中微子绝对质量，检验中微子是否为马约拉纳粒子，从而解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题，并深刻影响我们对宇宙的理解。

来源：“央视新闻”公众号、“央视科教”公众号、中国科学院理论物理研究所、中国日报网、“北京科协”公众号等

编辑：段大卫