8月26日,位于廣東江門地下700米深處的江門中微子實驗正式運行取數(shù),成為國際上首個建成的下一代大型中微子實驗裝置。此前試運行期間獲取的首批數(shù)據(jù)顯示,其探測器的關(guān)鍵性能指標全面達到或超越設(shè)計預(yù)期。
該項目遠期將攻關(guān)粒子物理學(xué)重大課題——中微子質(zhì)量排序問題,且有望在近期取得突破,顯著提高6個中微子振蕩參數(shù)中的3個參數(shù)的精度。
江門中微子實驗的中心探測器深埋地下700米,能有效減少宇宙線干擾。探測器內(nèi)裝有2萬噸液體閃爍體,能探測53公里外的臺山核電站和陽江核電站產(chǎn)生的中微子。
中微子是宇宙中最古老、數(shù)量最多的物質(zhì)粒子,其質(zhì)量輕、運動速度接近光速,幾乎不與任何東西發(fā)生反應(yīng)。而液體閃爍體有概率與中微子反應(yīng),產(chǎn)生肉眼不可見的微弱閃光,這些閃光被探測器周圍的4.5萬個光電倍增管捕獲后轉(zhuǎn)化為電信號,為科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支撐。
從2024年12月至今,項目團隊精確完成了超純水和液體閃爍體灌注,滿足超高潔凈度、透明度和極低放射性本底等嚴苛要求。與國際同類實驗相比,該裝置規(guī)模更大、測量精度更高,對中微子質(zhì)量順序的測定不受地球物質(zhì)效應(yīng)等影響。
除了探測來自核電站的中微子,該裝置還能探測太陽、超新星等天體產(chǎn)生的中微子,為人類探索宇宙奧秘提供全新視角,推動粒子物理前沿研究。其設(shè)計使用壽命達30年,后期可升級為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗。
“完成江門中微子實驗探測器灌注并開始運行取數(shù),是一個歷史性的里程碑。”江門中微子實驗合作組發(fā)言人王貽芳說,“這是國際上首次運行這樣一個超大規(guī)模和超高精度的中微子專用大科學(xué)裝置,將使我們能夠回答關(guān)于物質(zhì)和宇宙本質(zhì)的基本問題。”
江門中微子實驗項目由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭,全球74個科研機構(gòu)共同參與。其“前輩”大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗曾于2012年發(fā)現(xiàn)中微子第三種振蕩模式,入選《自然》年度十大科學(xué)進展。