江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)裝置。

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????“我們的身體，每秒鐘有億萬(wàn)個(gè)中微子穿過(guò)，但人們從未感受過(guò)它們的‘親密接觸’……”在江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)研究中心工作人員的講解，參觀人員對(duì)中微子的知識(shí)有了更多了解。

????江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室，位于開(kāi)平市金雞鎮(zhèn)，是由中國(guó)科學(xué)院和廣東省共同建設(shè)的大科學(xué)裝置，以測(cè)定中微子質(zhì)量順序、精確測(cè)量中微子混合參數(shù)，研究超新星、地球及太陽(yáng)中微子，尋找質(zhì)子衰變、不活躍中微子等為科學(xué)目標(biāo)。

????在這里，誕生了多個(gè)“世界之最”，如世界最大的有機(jī)玻璃容器、世界最透明的液閃、探測(cè)效率世界最高的光電倍增管等。

????仰觀宇宙之大，俯察微子之妙。本期“江門(mén)科普教育基地行”走進(jìn)建設(shè)中的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室，了解科學(xué)家將如何在地下700米深處探索宇宙奧秘，捕捉中微子。

????文/圖 江門(mén)日?qǐng)?bào)記者 李銀換 呂勝根

????A 揭開(kāi)江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室的神秘面紗

????對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，這個(gè)在地下700米的中微子實(shí)驗(yàn)室非常神秘，也有一些疑問(wèn)想得到解答。近日，通過(guò)實(shí)地探訪，以及科學(xué)家的講解，我們找到了一些問(wèn)題的答案。

????第一個(gè)問(wèn)題，中微子有什么特點(diǎn)？

????中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、開(kāi)平中微子研究中心主任李小男介紹，中微子的特點(diǎn)就是“看不見(jiàn)摸不著”，因?yàn)樗c物質(zhì)發(fā)生作用非常弱，所以我們很難捕捉和感覺(jué)到它，但是中微子在宇宙是構(gòu)成物質(zhì)世界中最基本的粒子之一。中微子個(gè)頭小、不帶電、來(lái)無(wú)影去無(wú)蹤，可輕易穿透人體和地球，被人叫作“幽靈粒子” 。直到1956年，美國(guó)科學(xué)家才首次從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)中微子。

????第二個(gè)問(wèn)題，為什么選擇在江門(mén)開(kāi)平金雞鎮(zhèn)地下700米深處修建中微子實(shí)驗(yàn)室？

????李小男表示，核反應(yīng)堆是地球上產(chǎn)生中微子最集中的位置。江門(mén)市距離陽(yáng)江、臺(tái)山兩處核電站均為53千米，兩大反應(yīng)堆全面建成后總功率居世界第一，可獲得雙倍的實(shí)驗(yàn)樣本。可以說(shuō)，這里是目前全球最適合做中微子實(shí)驗(yàn)的地方。由于地面上有很強(qiáng)的宇宙射線，會(huì)干擾對(duì)中微子的探測(cè)。700米的山體和巖層就相當(dāng)于過(guò)濾器，可將宇宙射線的強(qiáng)度大幅降低，從而得到純凈的中微子信號(hào)。

????第三個(gè)問(wèn)題，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的物理目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)意義是什么？

????“江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室正是國(guó)家為研究中微子而建設(shè)的大科學(xué)裝置。對(duì)其展開(kāi)研究，我們就可能發(fā)現(xiàn)宇宙誕生之初的秘密?！崩钚∧姓f(shuō)，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)研究的內(nèi)容非常豐富，比如，它可以管中窺豹，研究地球、太陽(yáng)以及宇宙中的一些天體，找出宇宙的起源、進(jìn)化等方面的信息。

????B 在地下700米直擊“國(guó)之重器”

????在江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室工作人員的陪同下，記者來(lái)到豎井口，進(jìn)入礦用升降機(jī)，在黑暗中垂直下行經(jīng)過(guò)約5分鐘，抵達(dá)這座位于地下700米的大型“密室”。在這里可以看到，如水晶球般的探測(cè)器正靜臥于地底700米處，這里就是能捕獲“幽靈粒子”的國(guó)之重器藏身地——江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)裝置。

????初見(jiàn)深入地下700米的大型實(shí)驗(yàn)裝置，仿佛置身于科幻電影中一樣，直徑41米的不銹鋼框架構(gòu)成了主探測(cè)器，這是國(guó)內(nèi)最大單體不銹鋼主結(jié)構(gòu)，也是世界上最大的單體有機(jī)玻璃結(jié)構(gòu)，整個(gè)探測(cè)器的直徑達(dá)35米，共由263塊有機(jī)玻璃拼接而成，每一塊玻璃板的厚度有120毫米，共同組成“薄如雞蛋”的玻璃球。

????李小男介紹，這個(gè)“玻璃球”的實(shí)驗(yàn)原理是有機(jī)玻璃球外側(cè)布滿了光電倍增管，當(dāng)中微子穿過(guò)液體閃爍體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熒光，這個(gè)熒光就會(huì)跑出有機(jī)玻璃球外，被光電倍增管吸收轉(zhuǎn)化成電子，產(chǎn)生的電信號(hào)數(shù)字化后傳送到電子學(xué)間，收集到的數(shù)據(jù)會(huì)存到我國(guó)北京和意大利兩個(gè)數(shù)據(jù)中心，供合作成員分析和研究。

????中微子還有大量謎團(tuán)尚未解開(kāi)，對(duì)它的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了粒子物理的范疇，它是粒子物理、天體物理、宇宙學(xué)、地球科學(xué)的交叉與熱點(diǎn)學(xué)科。對(duì)中微子的研究，可能會(huì)是人類了解宇宙起源的一把鑰匙。這將會(huì)是人類在物理學(xué)上的又一次進(jìn)步。

????★現(xiàn)場(chǎng)科普

????神秘的中微子：宇宙中的“隱形人”

????構(gòu)成物質(zhì)世界最基本的粒子有12種，包括6種夸克（上、下、奇異、粲、頂、底），3種帶電輕子（電子、繆子和陶子）和3種中微子（電子中微子、繆中微子和陶中微子）。

????中微子不帶電，質(zhì)量非常輕（小于電子的百萬(wàn)分之一），以接近光速運(yùn)動(dòng)。中微子只參與非常微弱的弱相互作用，具有極強(qiáng)的穿透力，被稱為宇宙中的“隱形人”?？奢p松穿過(guò)地球或者太陽(yáng)，因此中微子的檢測(cè)非常困難，在所有基本粒子中，人們對(duì)中微子了解最少。實(shí)際上，大多數(shù)粒子物理和核物理過(guò)程都伴隨著中微子的產(chǎn)生，例如核反應(yīng)堆發(fā)電（核裂變）、太陽(yáng)發(fā)光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發(fā)、宇宙射線等等。宇宙中充斥著大量的中微子，大部分為宇宙大爆炸的殘留，大約為每立方厘米300個(gè)。

????中微子有大量謎團(tuán)尚未解開(kāi)，包括它的質(zhì)量大小和起源、磁矩和CP破壞的大小等。