在廣東江門開平市那幽深的山坳之下700米處,有一個神秘而又偉大的存在——江門中微子實驗探測器(JUNO),它宛如一個隱藏在地下的科學(xué)魔法盒,即將開啟一場探索宇宙奧秘的奇妙之旅。
2025年8月26日,這個由中國科學(xué)家領(lǐng)銜、17個國家科研人員共同參與,歷經(jīng)10年精心打造的“地下巨星”正式閃亮登場,開始運行取數(shù)。它要捕捉的“幽靈”,正是物理界赫赫有名的中微子,這一消息傳出,瞬間在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)熱議,有網(wǎng)友笑稱:“科學(xué)的盡頭難道真是鬼神?”
中微子,就像宇宙中的神秘“隱士”。它在空氣中無影無蹤,能輕松穿越任何物體,幾乎不與物質(zhì)發(fā)生“親密接觸”。每秒,都有數(shù)以億計的太陽中微子如流星般穿過我們的身體,人體內(nèi)因鉀 - 40衰變每天也會產(chǎn)生大量中微子。可它實在太小,早年還被認(rèn)為是沒有質(zhì)量的“叛逆”粒子,想要捕捉到它,簡直比在茫茫大海中撈針還要困難。
不過,科學(xué)家們從不向困難低頭,JUNO就是他們專門為“捉拿”中微子而量身定制的“超級武器”。從規(guī)模上看,JUNO堪稱全球中微子探測領(lǐng)域的“巨無霸”。這個與世隔絕的球型探測器直徑達(dá)35.4米,穩(wěn)穩(wěn)地放置在深44米的水池中央。它的“外殼”由4.5萬只被稱作“黃金眼”的光電倍增管組成,遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去,就像地底有一顆散發(fā)著神秘黃色光芒的恒星。這些“黃金眼”就像一群敏銳的哨兵,能將微弱的光信號迅速轉(zhuǎn)換成電信號,為科學(xué)家們分析中微子的行蹤提供關(guān)鍵線索。
為了讓這些狡猾的中微子盡快“現(xiàn)形”,探測器內(nèi)部還灌注了2萬噸液體閃爍體,其規(guī)模是美國同類型中微子實驗室的1667倍,是目前全球當(dāng)之無愧的最大中微子探測器,彰顯著中國在高能物理領(lǐng)域的卓越實力。
然而,JUNO的目標(biāo)可不僅僅是“捉”到中微子這么簡單,它肩負(fù)著一個對物理界來說極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)——找到中微子的質(zhì)量排序。這一任務(wù)的重要性不言而喻,中微子的性質(zhì)與宇宙的起源、演化緊密相連。就像項目牽頭人、首席科學(xué)家王貽芳所說,如果中微子質(zhì)量為0,宇宙大爆炸后密度不同的結(jié)構(gòu)就無法形成,銀河系、太陽系也將不復(fù)存在。
而且,中微子還可能是解開“反物質(zhì)消失”這一宇宙謎團(tuán)的關(guān)鍵鑰匙。宇宙大爆炸初期產(chǎn)生了數(shù)量相當(dāng)?shù)恼镔|(zhì)和反物質(zhì),可如今宇宙中幾乎只剩下正物質(zhì)??茖W(xué)家推測,中微子參與的弱相互作用可能導(dǎo)致了這種不對稱,而搞清楚中微子質(zhì)量排序,就能為解開這個謎團(tuán)提供重要線索。
但JUNO從立項到運行,并非一帆風(fēng)順,質(zhì)疑聲如影隨形。有人質(zhì)疑,花費如此巨大的人力、物力打造這個“世界之最”,如果出不了顛覆物理學(xué)的成果,甚至拿不到諾貝爾物理學(xué)獎,那豈不是得不償失?但中國科學(xué)家們態(tài)度堅定,在科學(xué)分析和論證的基礎(chǔ)上,始終堅持自己的探索之路。王貽芳就是其中的杰出代表,早在上世紀(jì)末,他就在歐洲核子研究中心、麻省理工大學(xué)等頂尖機構(gòu)工作,2001年毅然回國,投身于當(dāng)時國內(nèi)少有人涉足的中微子研究。
2003年冬天,他提出大亞灣中微子實驗方案,卻遭遇了重重反對。開籌備會時,不少人潑冷水,施工隊也覺得隧道太復(fù)雜難以挖掘。但他沒有絲毫退縮,最終團(tuán)隊在大亞灣實驗室取數(shù)55天后,就以驚人的5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(對應(yīng)99.999943%的置信度)發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式,這一成果還入選了《科學(xué)》雜志“年度十大科學(xué)突破”。
這次建設(shè)江門中微子實驗室,難度更是超乎想象。探測器規(guī)模是大亞灣的200倍,建在地下700米,施工時遭遇了每小時500噸地下水涌出的難題,還得應(yīng)對地下密閉環(huán)境中有害的氡氣。更棘手的是,探測器需要大量光電倍增管,早年日本公司曾放話“中國人做不出來”,王貽芳團(tuán)隊卻不信邪,花11年自主研發(fā)出20英寸高性能光電倍增管,不僅打破了國外壟斷,還將成本降到了進(jìn)口的四分之一。
有人問,花這么多時間精力研究中微子,要是最后發(fā)現(xiàn)沒實際用處怎么辦?王貽芳的回答樸實而深刻:“科學(xué)如果在開始發(fā)現(xiàn)之前,你就承諾說一定能發(fā)現(xiàn)什么粒子,那么這個發(fā)現(xiàn)一定不會特別重大?!痹谒磥恚吣芪锢韺嶒灥暮诵脑谟谒枷牒驮O(shè)備設(shè)計,只要設(shè)備做好了,該有的發(fā)現(xiàn)總會到來。而且江門中微子實驗室設(shè)計運行目標(biāo)是30年,后期還能升級成世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗室,為更多研究留出廣闊空間。
如今,JUNO已經(jīng)正式開啟了它的“捉鬼”之旅,它能否解開中微子質(zhì)量排序的謎題,能否為探索宇宙奧秘提供新的線索,我們只能交給時間去驗證。但可以肯定的是,這個藏在廣東地下700米的大國重器,正帶著中國科學(xué)家的堅持與探索精神,向著人類認(rèn)知的未知邊界奮勇前行,書寫著屬于中國科學(xué)的輝煌篇章。
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