在廣東開平市地下700米的巖層深處,藏著中國最神秘的科研基地之一——江門中微子實(shí)驗(yàn)裝置(JUNO)。這個(gè)耗資20億元打造的"幽靈粒子捕手",每天能從數(shù)千億個(gè)粒子中精準(zhǔn)捕獲約60個(gè)中微子,猶如大海撈針般揭開宇宙最深層的秘密。
這些比原子還小十億倍的"幽靈粒子"身世奇特:不帶電荷、質(zhì)量幾乎為零,能以光速穿透地球卻幾乎不留痕跡。正是這種"來無影去無蹤"的特性,讓它成為破解宇宙演化密碼的關(guān)鍵鑰匙??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),每秒鐘有數(shù)萬億個(gè)中微子穿透人體,但我們毫無察覺。
"如果說粒子物理是打開物質(zhì)世界的鑰匙,那中微子就是最難馴服的那匹野馬。"中科院高能物理研究所研究員曹俊介紹,江門實(shí)驗(yàn)室的核心任務(wù)是捕捉中微子振蕩現(xiàn)象——這種粒子在飛行中會自發(fā)轉(zhuǎn)變形態(tài)的特性,曾被2015年諾貝爾獎證實(shí)。精確測量這一過程,不僅能驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)模型理論,更可能揭示暗物質(zhì)、反物質(zhì)消失之謎。
選址廣東江門絕非偶然。實(shí)驗(yàn)室恰好位于陽江、臺山兩大核電站連線中點(diǎn)53公里處,這里是反應(yīng)堆中微子振蕩效應(yīng)最強(qiáng)的區(qū)域。每天數(shù)千萬億個(gè)中微子從核電站奔涌而出,在經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的探測器陣列時(shí),極少數(shù)會與液體閃爍體發(fā)生作用,釋放出微弱藍(lán)光。
這項(xiàng)堪稱"極限挑戰(zhàn)"的工程匯聚了全球智慧:直徑35米的有機(jī)玻璃球體由2萬噸純凈水構(gòu)成,表面安裝2.5萬個(gè)直徑50厘米的光電倍增管,每個(gè)造價(jià)堪比一輛豪車。為了屏蔽宇宙射線干擾,探測器被浸泡在2萬噸摻釓液體閃爍體中,靈敏度較同類裝置提升近百倍。
中微子研究的戰(zhàn)略價(jià)值遠(yuǎn)超科學(xué)范疇。其超強(qiáng)穿透力可實(shí)現(xiàn)跨洋通信,低能量中微子甚至能穿透反應(yīng)堆堆芯監(jiān)測核燃料消耗。日本超級神岡探測器就曾通過中微子預(yù)警火山噴發(fā),而美國DUNE實(shí)驗(yàn)則試圖通過中微子束流與中微子混合角測定,重新定義基本物理常數(shù)。
目前全球已建成13座大型中微子探測設(shè)施,中國憑借江門實(shí)驗(yàn)室后來居上。這個(gè)由18個(gè)國家參與的聯(lián)合項(xiàng)目,預(yù)計(jì)2026年正式運(yùn)行后將主導(dǎo)多項(xiàng)前沿研究:測定中微子質(zhì)量順序、搜尋質(zhì)子衰變、研究超新星爆發(fā)機(jī)制……正如項(xiàng)目負(fù)責(zé)人所說:"當(dāng)我們凝視中微子時(shí),看到的不僅是粒子世界,更是宇宙最深處的自我映照。"
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