2024年11月20日，位于地下700米的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器主體建成。2015年開(kāi)始建設(shè)的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室，位于廣東江門(mén)開(kāi)平市金雞鎮(zhèn)、赤水鎮(zhèn)一帶的打石山。此次建成的探測(cè)器主體被放置于地下700米硐室內(nèi)的一個(gè)44米深的水池中，探測(cè)器由直徑41米的不銹鋼網(wǎng)殼、直徑35.4米的有機(jī)玻璃球、4.5萬(wàn)只光電倍增管等關(guān)鍵部件組成。
江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的首要科學(xué)目標(biāo)是解決國(guó)際中微子研究的核心問(wèn)題——中微子質(zhì)量順序測(cè)量，并同步進(jìn)行多項(xiàng)重大前沿交叉研究。根據(jù)設(shè)計(jì)，當(dāng)中微子進(jìn)入探測(cè)器內(nèi)部，與液體閃爍體發(fā)生作用后會(huì)發(fā)出極其微弱的光，數(shù)萬(wàn)個(gè)光電倍增管可以將其捕捉，從而供科學(xué)家分析研究。據(jù)悉，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器主體建成后，工程建設(shè)將進(jìn)入灌裝超純水與液體閃爍體階段。江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)將于2025年8月運(yùn)行取數(shù)，預(yù)計(jì)運(yùn)行約30年。
中微子是構(gòu)成世界的基本粒子，是宇宙中最古老、數(shù)量最多的物質(zhì)粒子。其質(zhì)量輕、運(yùn)動(dòng)速度接近光速，而且?guī)缀醪慌c任何東西發(fā)生反應(yīng)，人類(lèi)對(duì)它們還很不了解。
江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)設(shè)置在江門(mén)開(kāi)平的地下700米深處，以盡量減少宇宙線的干擾。人們窮盡工程之力，試圖驅(qū)散中微子周?chē)摹懊造F”。
直徑達(dá)35.4米的有機(jī)玻璃球是江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的探測(cè)器主體，其體量是此前世界最大同類(lèi)裝置的10倍。如果等比例縮到雞蛋大小，這個(gè)球的外殼會(huì)比雞蛋殼還薄，為了完成科學(xué)任務(wù)，球還必須具備高透光性和低本底輻射的特性。因此，從設(shè)計(jì)到制造，團(tuán)隊(duì)破除了無(wú)數(shù)困難，整個(gè)獨(dú)特配方和工藝都由國(guó)內(nèi)供應(yīng)，施工時(shí)也要確保零誤差。
玻璃球中將灌入2萬(wàn)噸液體閃爍體，這是少數(shù)有概率與中微子發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。球內(nèi)的所有灰塵雜質(zhì)加起來(lái)不能超過(guò)8毫克，也就是不能比一個(gè)指甲蓋里的污物多。
整個(gè)球最終將被純水浸沒(méi)在一個(gè)以高密度聚乙烯為墻壁的“巨型泳池”里。水池會(huì)加上蓋子避光，并用氮?dú)飧采w，避免純水被污染。
當(dāng)中微子穿過(guò)液體閃爍體并發(fā)生反應(yīng)，會(huì)發(fā)出人眼不可見(jiàn)的、極其微弱的閃爍光。玻璃球周?chē)h(huán)繞的4.5萬(wàn)個(gè)光電倍增管可以捕捉到這些微光，進(jìn)而形成數(shù)據(jù)。
江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的首要科學(xué)目標(biāo)，是花6年時(shí)間“捕捉”10萬(wàn)個(gè)來(lái)自核電站的中微子，根據(jù)精確測(cè)量這些中微子的能譜推導(dǎo)出中微子質(zhì)量順序。同時(shí)，其還希望進(jìn)行超新星中微子、太陽(yáng)中微子、地球中微子、大氣中微子、質(zhì)子衰變等多項(xiàng)重大前沿交叉研究。
超新星爆發(fā)是恒星在“生命盡頭”發(fā)生的劇烈爆炸，其中包括大量中微子。但超新星爆發(fā)可遇不可求，上一次被人類(lèi)證實(shí)的超新星爆發(fā)已經(jīng)要追溯到1987年。因此，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)計(jì)劃用30年時(shí)間等待一次超新星爆發(fā)。
江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)建成后，將與日本的頂級(jí)神岡中微子實(shí)驗(yàn)和美國(guó)的深部地下中微子實(shí)驗(yàn)形成鼎足之勢(shì)，讓我國(guó)在中微子研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固。
江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的近點(diǎn)實(shí)驗(yàn)——臺(tái)山中微子實(shí)驗(yàn)也已全面啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝工作，11月2日，臺(tái)山核電已實(shí)施了鋼罐、銅殼、有機(jī)玻璃球等探測(cè)器主體設(shè)備吊裝入場(chǎng)。臺(tái)山中微子實(shí)驗(yàn)的建設(shè)目的，是測(cè)量高能量分辨的反應(yīng)堆中微子能譜，為江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)提供輸入。
