在中國南方的廣東省江門開平市，一項旨在探索宇宙奧秘的科研壯舉正悄然進行。科學家們并未仰望星空，而是將目光投向了地下700米的深處，這里隱藏著一座巨大的科學裝置——江門中微子實驗大廳。
自2013年項目啟動以來，中國科學家歷經(jīng)11載春秋，精心設計與建造了這座位于地底深處的探測器，它的目標只有一個：捕捉那些被稱為“宇宙幽靈”的中微子。這些難以捉摸的基本粒子，雖然無處不在，卻因其極小的質(zhì)量和極高的穿透力而難以被探測。
驅(qū)車從開平市出發(fā)，約莫一小時后，一片掩映在青山之中的建筑群映入眼簾。換乘簡易罐籠，伴隨著耳邊清脆的金屬碰撞聲，只需短短五分鐘，便能抵達位于地下700米的實驗大廳。為何選擇如此偏遠之地？又為何要將探測器深埋地下？這一切都是為了追求極致的“安靜”。
科研人員解釋說，地面上的宇宙射線會對中微子的探測造成極大干擾。而700米厚的山體和巖層，就像是一道天然的屏障，能夠大幅削弱宇宙射線的強度，為實驗提供一個相對純凈的環(huán)境。江門中微子實驗的位置選擇也經(jīng)過了精心計算，它距離附近的陽江核電站和臺山核電站均為53公里，三地形成了一個等腰三角形，從而能夠最大限度地利用兩個核電站的總功率。
實驗的核心設備是一座高達13層樓的巨型液體閃爍體探測器，它矗立在地下實驗大廳內(nèi)一個44米深的池子中央，由直徑達41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼支撐。探測器的內(nèi)部布滿了密密麻麻的光電倍增管，這些裝置是中微子探測的關鍵。當外界的中微子進入探測器內(nèi)部，與液體閃爍體發(fā)生作用時，會發(fā)出微弱的光。探測器內(nèi)的數(shù)萬個光電倍增管負責將這些光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并將微弱的電信號放大千萬倍，從而被科研人員記錄下來。
工人們正在緊張地安裝中心探測器上的光電倍增管，每一根管子都承載著揭開宇宙奧秘的希望。中微子，這種構成物質(zhì)世界的基本粒子，自宇宙大爆炸以來就彌散在宇宙中。然而，由于其極難與物質(zhì)發(fā)生反應，人們一直難以探測到它們。直到1956年，美國物理學家萊因斯和考恩首次探測到了核電站反應堆發(fā)出的中微子，中微子的存在才得以證實。
盡管已經(jīng)過去了近70年，但人們對中微子的了解仍然有限。中微子的質(zhì)量大小、起源、質(zhì)量順序以及是否造成宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的不對稱等關鍵問題仍然懸而未決。為了解答這些謎團，中國科學家決定建設更加先進的探測器，江門中微子實驗應運而生。
作為中微子研究的領軍專家，中國科學院院士王貽芳領導了中國第一代中微子實驗裝置——大亞灣中微子實驗。該裝置在2007年開工建設，2011年正式運行取數(shù)，并在2012年發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩。這一成果不僅獲得了2016年度國家自然科學獎一等獎，還將中微子振蕩振幅的測量精度提高了近十倍。
如今，江門中微子實驗接過了大亞灣中微子實驗的接力棒，繼續(xù)探索中微子的奧秘。根據(jù)規(guī)劃，江門中微子實驗的設計壽命為30年，預計在正式運行后的5到10年內(nèi)完成測量中微子質(zhì)量順序這一最主要的科學目標。同時，科研人員還將投入測量中微子的振蕩參數(shù)，將精度提高十倍左右，并涉足超新星、地球中微子、太陽中微子等研究領域。
江門中微子實驗的建設不僅推動了相關技術的國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還鞏固了中國在中微子研究領域的國際領先地位。這一大科學裝置建成后將成為國際中微子研究的中心之一，與日本的頂級神岡中微子實驗和美國的深部地下中微子實驗形成三足鼎立之勢。
