在廣東江門地下 700 米深處，一個(gè) “神秘巨獸” 悄然蘇醒，它就是江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）。2025 年 8 月 26 日，這個(gè)歷經(jīng)十余年打磨的大科學(xué)裝置，成功完成 2 萬噸液體閃爍體灌注，正式運(yùn)行取數(shù)，一躍成為全球首個(gè)運(yùn)行的超大規(guī)模、超高精度中微子專用裝置，瞬間在科學(xué)界掀起波瀾，也勾起了大眾對神秘中微子世界的無限好奇。

中微子，這個(gè)宇宙中的 “隱形精靈”，堪稱粒子物理學(xué)界的 “網(wǎng)紅”。它不帶電，質(zhì)量極輕，還不到電子質(zhì)量的百萬分之一，卻能以接近光速風(fēng)馳電掣般運(yùn)動(dòng)。而且，它幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，只參與微弱的弱相互作用，就像個(gè)高冷的獨(dú)行俠。超強(qiáng)的穿透力讓它能輕松穿過人體、地面，甚至整個(gè)地球，仿佛擁有 “穿墻術(shù)”，這也使得中微子的檢測難如登天，因此被科學(xué)家們稱為 “幽靈粒子”?？蓜e小看這個(gè) “幽靈”，它攜帶了宇宙起源和演化的重要信息，對認(rèn)識(shí)宇宙和物質(zhì)世界意義重大，是國際前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究的 “香餑餑”。自 1956 年首次被證實(shí)存在以來，中微子領(lǐng)域研究已經(jīng)斬獲 4 次諾貝爾獎(jiǎng)，足見其在科學(xué)界的分量。

江門中微子實(shí)驗(yàn)的 “舞臺(tái)” 選在廣東江門附近，這里距臺(tái)山和陽江核電站約 53 公里。這兩座核電站就像源源不斷的 “中微子發(fā)射源”，為實(shí)驗(yàn)提供了絕佳的研究對象。實(shí)驗(yàn)探測器靜靜 “躺” 在地下 700 米深處，之所以選址地下，是因?yàn)橛钪婢€會(huì)干擾中微子探測，讓設(shè)備出現(xiàn)假信號，而厚厚的巖層能像忠誠的衛(wèi)士，屏蔽掉大部分宇宙線干擾，幾乎所有的中微子實(shí)驗(yàn)都偏愛在地下開展。

這座探測器堪稱 “巨無霸”，核心是有效質(zhì)量達(dá) 2 萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），安置于地下實(shí)驗(yàn)大廳 44 米深的水池中央。直徑 41.1 米的不銹鋼網(wǎng)殼宛如堅(jiān)實(shí)的骨架，承載著諸多關(guān)鍵部件：直徑 35.4 米的有機(jī)玻璃球，如同晶瑩的 “水晶宮”；兩萬只 20 英寸光電倍增管和兩萬五千只 3 英寸光電倍增管，好似密密麻麻的 “眼睛”，不放過任何一絲微弱信號；還有前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈和隔光板等，共同構(gòu)成了一個(gè)精密復(fù)雜的探測系統(tǒng)。

當(dāng)大量中微子浩浩蕩蕩穿過探測器時(shí)，極少的一部分會(huì)與液體閃爍體 “親密接觸”，發(fā)生反應(yīng)并發(fā)出極其微弱的閃爍光。這時(shí)候，遍布探測器內(nèi)壁的光電倍增管便大顯身手，它們協(xié)同工作，將這微弱的光信號迅速轉(zhuǎn)換為電信號，并放大千萬倍，最后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行精細(xì)分析和研究。為了保證實(shí)驗(yàn)的靈敏度和準(zhǔn)確性，每個(gè)環(huán)節(jié)都暗藏 “黑科技”。有機(jī)玻璃板材采用獨(dú)特配方和工藝，天然放射性本底鈾和釷的質(zhì)量占比小于一萬億分之一，透光率極高且本底極低；液體閃爍體經(jīng)過層層純化，去除放射性雜質(zhì)、惰性氣體等，光傳輸衰減長度大于 20 米，達(dá)到世界頂尖水平。

江門中微子實(shí)驗(yàn)有著宏偉的科學(xué)目標(biāo)，首要任務(wù)便是解開中微子質(zhì)量排序之謎，即確定第三種中微子（ν?）是否比第二種（ν?）更重。與國際同類實(shí)驗(yàn)相比，它對質(zhì)量順序的測定不受地球物質(zhì)效應(yīng)和其他未知中微子振蕩參數(shù)的影響，還能顯著提高 6 個(gè)中微子振蕩參數(shù)中的三個(gè)參數(shù)的精度。同時(shí)，它還肩負(fù)著對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究的重任，甚至有望開啟探索未知物理的新窗口，比如搜尋不活躍中微子和探測質(zhì)子衰變等。

從 2008 年中國科學(xué)院高能物理研究所提出構(gòu)想，到 2013 年獲得中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A 類）支持，再到 2015 年啟動(dòng)隧道和地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，這一路走來充滿艱辛。建設(shè)過程中，團(tuán)隊(duì)攻克了超大跨度洞室圍巖變形控制、富水條件安全高效施工等世界級工程難題。在探測器安裝和液體灌注階段，更是精益求精。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先在 45 天內(nèi)完成超過 6 萬噸超純水的灌注，將內(nèi)外有機(jī)玻璃球的液位差控制到厘米量級，流量偏差不超過 0.5%，保障了探測器主體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。隨后，歷經(jīng)半年精細(xì)操作，將 2 萬噸液體閃爍體精準(zhǔn)注入有機(jī)玻璃球內(nèi)，同步完成純水置換，且滿足了超純水與液體閃爍體超高潔凈度、透明度和極低放射性本底等嚴(yán)苛要求。試運(yùn)行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示，探測器關(guān)鍵性能指標(biāo)全面達(dá)到或超越設(shè)計(jì)預(yù)期，這無疑是對科研團(tuán)隊(duì)多年努力的最好回報(bào)。

值得一提的是，江門中微子實(shí)驗(yàn)是個(gè) “國際大家庭”，由中國科學(xué)院高能物理研究所主導(dǎo)，成員涵蓋來自 17 個(gè)國家和地區(qū)、74 個(gè)科研機(jī)構(gòu)的近 700 名研究人員。它的設(shè)計(jì)使用壽命為 30 年，后期還可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)。升級后，將探測中微子絕對質(zhì)量，檢驗(yàn)中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)的前沿交叉熱點(diǎn)難題，深刻影響我們對宇宙的理解。

江門中微子實(shí)驗(yàn)的成功運(yùn)行，就像一把鑰匙，為我們打開了探索宇宙奧秘的新大門。未來，隨著研究的深入，或許中微子將為我們揭開宇宙誕生、物質(zhì)起源的神秘面紗，讓我們一起期待這個(gè)來自地下 700 米的 “全球第一” 帶給人類更多驚喜與突破。大家對中微子實(shí)驗(yàn)還有哪些好奇之處？

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