在廣東江門地下700米深處,一項(xiàng)世界矚目的科學(xué)工程正在揭開(kāi)宇宙最神秘的面紗。這里坐落著全球規(guī)模最大的中微子探測(cè)裝置——江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO),其核心探測(cè)器由直徑35.4米的有機(jī)玻璃球構(gòu)成,內(nèi)部盛裝2萬(wàn)噸液體閃爍體,外圍環(huán)繞著4.5萬(wàn)只高精度光電倍增管。這座"地下巨眼"被安置在距離核電站53公里的絕佳位置,周圍環(huán)繞著超純水形成的輻射屏障,為捕捉宇宙中最難以捉摸的粒子創(chuàng)造了理想環(huán)境。
這個(gè)耗時(shí)十余年建設(shè)的科學(xué)重器,在正式運(yùn)行僅59天后就交出驚艷成績(jī)單。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,探測(cè)器每天從8000萬(wàn)個(gè)背景信號(hào)中精準(zhǔn)識(shí)別出約40個(gè)中微子事件,在8月26日至11月2日的觀測(cè)期內(nèi),累計(jì)捕獲2300多個(gè)反應(yīng)堆中微子有效數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù),科研團(tuán)隊(duì)成功將中微子振蕩關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量精度提升至國(guó)際最高水平的1.5至1.8倍,為確定中微子質(zhì)量順序這一物理學(xué)重大課題邁出關(guān)鍵一步。
中微子之所以被稱為"幽靈粒子",源于其近乎詭異的物理特性。這些質(zhì)量極小的粒子能以接近光速的速度穿行宇宙,每秒鐘有數(shù)以億計(jì)的中微子穿過(guò)人體手掌,卻幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用。中國(guó)科學(xué)院院士王貽芳解釋:"這種特性使中微子成為攜帶宇宙誕生信息的完美信使,它們就像記錄著宇宙早期歷史的活化石。"實(shí)驗(yàn)裝置選址地下700米,正是為了屏蔽宇宙射線的干擾,讓這些"幽靈"顯形。
探測(cè)器的設(shè)計(jì)充滿創(chuàng)新智慧。巨型有機(jī)玻璃球采用特殊工藝制造,其體積是國(guó)際同類裝置的20倍;4.5萬(wàn)只光電倍增管如同4.5萬(wàn)只"數(shù)字眼睛",能捕捉到單個(gè)光子的閃爍;超純水水池不僅屏蔽輻射,還能通過(guò)反射增強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)副發(fā)言人曹俊介紹:"整個(gè)系統(tǒng)就像一臺(tái)精密的量子相機(jī),能在海量噪聲中提取最微弱的中微子信號(hào)。"
這項(xiàng)基礎(chǔ)研究蘊(yùn)含著改變?nèi)祟愓J(rèn)知的潛力。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),中微子存在的微小質(zhì)量對(duì)宇宙演化至關(guān)重要——正是這些幾乎不可察覺(jué)的質(zhì)量,使得宇宙大爆炸后的密度漲落得以保留,最終凝聚成星系、恒星乃至生命。王貽芳用生動(dòng)的比喻說(shuō)明:"如果中微子完全沒(méi)有質(zhì)量,我們今天看到的宇宙將是一片均勻的虛無(wú),不會(huì)有任何結(jié)構(gòu)存在。"
實(shí)驗(yàn)裝置的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)正在解決物理學(xué)界的重大謎題。此前通過(guò)太陽(yáng)中微子和反應(yīng)堆中微子測(cè)得的振蕩參數(shù)存在細(xì)微差異,如同同一品牌冰淇淋出現(xiàn)不同口味。江門中微子實(shí)驗(yàn)憑借其同時(shí)探測(cè)兩種中微子的能力,有望揭開(kāi)這個(gè)困擾學(xué)界多年的"冰淇淋謎題",驗(yàn)證是否存在超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理規(guī)律。
這個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目匯聚了來(lái)自17個(gè)國(guó)家75個(gè)科研機(jī)構(gòu)的700余名研究人員。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心教授Marcos Dracos評(píng)價(jià):"這個(gè)里程碑式的成就,體現(xiàn)了全球科學(xué)家的集體智慧與創(chuàng)造力。"實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)壽命達(dá)30年,未來(lái)可通過(guò)升級(jí)改造開(kāi)展無(wú)中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn),直接探測(cè)中微子的絕對(duì)質(zhì)量,并驗(yàn)證其是否為自身的反粒子。
在地下700米的寂靜空間里,中國(guó)科學(xué)家正用前所未有的精度聆聽(tīng)宇宙的微弱心跳。這場(chǎng)持續(xù)半個(gè)多世紀(jì)的科學(xué)探索,不僅在改寫人類對(duì)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)知,更在為未來(lái)可能出現(xiàn)的科技革命埋下伏筆。正如曹俊所言:"基礎(chǔ)研究的價(jià)值往往超出想象,就像電的發(fā)現(xiàn)最終改變了整個(gè)人類文明。"











