深入地下700米探索宇宙的奥秘

人民网-国际频道 | 作者 王婧

7月22日，广东省委网信办联合广东省大湾区办主办的“未来已来·湾有引力”网络主题采风活动圆满结束。在活动最后一天，由中央网络媒体和粤港澳三地网络媒体记者、网络名人、高校师生代表等组成的四十多人采风团来到江门，深入感受粤港澳大湾区的最新建设进展。

“我们现在说话的时候，就有几万亿个中微子穿过我们指甲盖大小的地方。”中国科学院高能物理研究所高级工程师武建华说。

中微子是构成物质世界最基本的粒子之一。中微子不带电，质量非常轻，以接近光速运动，具有极强的穿透力且只参与非常微弱的弱相互作用。因此，中微子的检测非常困难，是所有基本粒子中人们了解的最少的一个。

江门中微子实验室探测器和水池构造。中国科学院高能物理研究所供图

江门中微子实验室选址于广东省江门市开平市，距广东阳江和台山反应堆群约53公里，在物理灵敏度分析允许的距反应堆50至55公里范围以内。经过勘探发现，方圆两公里有较为完整的花岗岩，在有比较稳定的地质结构保障的同时可以屏蔽一定量的宇宙射线。

江门中微子实验是一个以我国为主、多国参与的大型基础科学研究项目。目前共有19个国家和地区的74个单位的700余位科学家、工程师参加。实验的主要目标是利用反应堆中微子的震荡确定中微子质量顺序。

实验室将建造一个有效质量为2万吨的直径35.4米的球形有机玻璃容器，内部将灌装2万吨液体闪烁体，用于捕捉中微子发出的光。玻璃容器外设有直径为41.1米的不锈钢网架，安装约4.3万只光电倍增管，将光信号转变成电信号，并将电信号放大形成电子脉冲。有机玻璃容器和不锈钢网架结构整体称为中心探测器，浸泡在装有3.5万吨高纯水的直径43.5米的圆柱形水池中。实验预计于明年4月开始运行，设计使用寿命为30年，预计可以准确测量中微子6个震荡参数中的3个。

“我们的初衷是探索宇宙是如何演化形成的，属于基础物理研究，它本身不具有任何的经济效益。但在研究的过程中，带来了很多技术创新。比如光电倍增管，在此之前只有日本滨松能做，但是为了这个实验，国内几家光电器件、真空器件的企业和研究所联合研发，成功制出了探测效率世界最高的光电倍增管。地方政府对于此实验室的建造提供了大力支持。”武建华介绍。

科研人员需乘坐斜井人车到达700米深的地下实验室。人民网 王婧摄

实验室建造难度较大，地下主实验室55米宽50米高的跨度没有任何支撑结构，全部依靠岩石顶部的拱顶支撑。直径41.1米的不锈钢网架在安装过程中不允许出现任何焊接，所以12万套螺栓铆接全靠人工完成。2万件光电倍增管因为不能有任何接缝，全部由人工吹制。

在有关宇宙演化的系列未解之谜里，中微子可能就是突破口，是打开未来研究方向的钥匙。如果基础研究取得突破，它对整个学科都会带来颠覆性的影响。“当然，颠覆性的成果往往都是无法提前预测的，只有在实验过程中才可能发现存在新物理的地方。”武建华说。