2024-10-17 22:30:30发布:江门中微子实验建设最新进展：攻克系列国际技术难题步入收官

发布日期：2024-10-17 22:30:30 阅读:886850 当前热度:787

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中新网广东江门10月11日电(记者 孙自法)以国际粒子物理研究热点且竞争激烈的测量中微子质量顺序为首要科学目标，位于地下700米的中国大科学装置——江门中微子实验(JUNO)建设进程中的一举一动都备受关注。

10月10日，江门中微子实验的核心探测设备——中心探测器已完成95%建设任务。中新网记者 孙自法 摄

来自建设现场的最新消息说，项目团队通过攻克一系列国际技术难题，江门中微子实验建设目前已完成95%任务进入收官阶段，预计2024年11月底完成全部设备安装任务，并启动超纯水、液体闪烁体的灌装，2025年8月正式运行取数，设计运行寿命约30年。

实验二期：有望取得重大成果

大亚湾中微子实验之后，中国为什么又要建设江门中微子实验？

中国科学院高能物理研究所(高能所)所长、江门中微子实验首席科学家和项目经理王贻芳院士指出，作为物质世界最基本的粒子之一，中微子在粒子物理、天体物理和宇宙学中占有极为重要的地位，宇宙演化的历史与未来依赖于中微子质量。

作为大亚湾中微子实验二期，设计、研制江门中微子实验装置，将用于测定中微子质量顺序、中微子混合角，研究超新星中微子、地球中微子、太阳中微子，寻找质子衰变、惰性中微子等，将为宇宙起源、质量起源和暗物质、暗能量等基础物理学前沿研究奠定重要基础，并有望取得重大成果。

他说，国际上现有许多实验试图测量中微子绝对质量，但精度还有相当距离。因此，江门中微子实验拟在2030年前后升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔(beta)衰变实验，以测量中微子绝对质量，判断其是否为马约拉纳粒子。这既将推动中国科学院高能所建设成为“国际一流高能物理研究中心”，也将使中国在中微子研究领域的国际领先地位得到进一步巩固。

攻克难题：国际上前所未有

作为目前世界上最大、最灵敏的中微子探测项目，江门中微子实验的核心探测设备为一个2万吨的液体闪烁体(液闪)探测器，比当前国际最大液闪探测器大20倍；3%能量精度，比当前国际最好水平高1倍；极低放射性本底，与500吨探测器达到的国际最好水平相当……其建设需要解决高量子效率的新型光电倍增管研制、高性能液体闪烁体研制、超大型高精度探测器设计制造、超大跨度实验洞室等一系列国际上前所未有的技术难题。

10月10日，王贻芳院士在隧道内介绍地下700米的江门中微子实验建设相关情况。中新网记者 孙自法 摄

王贻芳表示，针对系列国际技术难题，江门中微子实验团队集智攻关，在新型光电倍增管及其水下防爆系统、液闪纯化系统、水下电子学、有机玻璃球及不锈钢网架、深埋地下洞室等领域实现多项重要突破。

发明一种全新构型及电子放大方式的新型光电倍增管，具有国际最高光子探测效率，获欧盟、美国、日本等专利授权，打破该领域国际垄断；研制出高强度、高精度、高透光率光电倍增管水下防爆系统，并为每一支光电倍增管加装保护装置，确保实验装置安全。

研发出高洁净度、高密封、高效率的液闪纯化系统，成功获得光传输衰减长度大于20米的液闪，是目前世界最好水平；采用水下电子学的创新设计，以民用器件实现航天级别的可靠性。

江门中微子实验的核心探测设备——中心探测器位于地下实验大厅内44米深的水池中央，直径41.1米的不锈钢网壳是探测器的主支撑结构，承载35.4米直径的有机玻璃球、2万吨液体闪烁体、2万只20英寸光电倍增管、2.5万只3英寸光电倍增管等诸多探测器部件。其中，不锈钢网架是目前中国最大的单体不锈钢主结构；有机玻璃球净重约600吨，是世界最大的单体有机玻璃球。

江门中微子实验还建成中国最大跨度深埋地下洞室，地下实验室布设于埋深730米的花岗岩岩株内，相关施工属于世界级的超常规地下工程。

国际合作：共同研发成果共享

中国科学院高能所副所长、江门中微子实验项目常务副经理曹俊研究员说，在大亚湾中微子实验开展良好国际合作的基础上，江门中微子实验国际合作“又上一层楼”，取得很大发展，合作伙伴提供实物设备及经费约占10%，参与科技人员也比大亚湾多很多。

自2014年7月成立江门中微子实验国际合作组以来，目前已发展为17个国家和地区的74个研究机构的750位科研人员构成的大型国际合作组，其中，近300人来自欧洲，主要国家包括意大利、德国、法国等。

在实验的国际合作组内，经费投入分担，技术共同研发，科研成果共享。这一系列责权利明晰的管理举措将国际合作组成员聚合在一起，为共同的科学目标努力。

曹俊还透露，江门中微子实验建设过程和未来运行取得的所有成果，都将以国际合作组名义发表，所有参与合作的科学家都将共同署名。

中国科学院高能所主导研制完成的江门中微子实验20英寸光电倍增管读出电子学项目，也吸引中外多家大学及研究机构参与，包括清华大学、意大利帕多瓦大学、俄罗斯杜布纳研究所、比利时布鲁塞尔自由大学等。

江门中微子实验项目副经理和现场安装经理、中国科学院高能所研究员杨长根说，江门中微子实验建设过程平均有近300人在现场工作，参与合作的国际同行则陆陆续续来现场负责开展各自的工作任务，基本上没有断过，即便疫情防控期间也都克服困难来现场工作。

10月10日，江门中微子实验的核心探测设备——中心探测器已完成95%建设任务，图为鱼眼镜头拍摄的壮观场景。中新网记者 孙自法 摄

王贻芳认为，江门中微子实验建成后将成为国际中微子研究的中心之一，与日本的顶级神冈中微子实验、美国的深部地下中微子实验形成中微子研究三足鼎立之势，这也将使中国在中微子研究领域的国际领先地位得到进一步巩固。

他表示，2024年、2025年是江门中微子实验建设的关键之年，中国科学院高能所项目团队将全力以赴，高质量完成建设任务，力争产出一系列引领性的重大物理成果。(完)

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