【正言專題】中國關鍵詞:江門中微子實驗

中国牵头的国际合作项目江门中微子实验(JUNO)装置近日在广东省江门市发布了其建成后的首个物理成果:研究人员通过对今年8月26日至11月2日共59天有效数据的分析,测量出描述中微子振荡的两个参数,精度比此前实验的最好记录提高了1.5-1.8倍。这意味着其探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期。在科技浪潮中,江門中微子實驗(JUNO)如同一顆璀璨明星,讓中國在相關領域一馬當先。可它究竟有什麼神奇之處,能如此引人矚目呢?

先來聊聊中微子,它可是構成物質世界最基本的12種粒子之一。中微子不帶電,質量輕得超乎想像,比電子還輕百萬分之一,以接近光速運動。而且它只參與極微弱的弱相互作用,穿透力超強,能輕鬆穿過地球或太陽。正因如此,它就像個神出鬼沒的「幽靈粒子」,檢測難度極大,在所有基本粒子中,人類對它了解最少。

江門中微子實驗可是個大工程。它由中科院高能物理研究所2008年提出,2015年啟動隧道和地下實驗室建設,2024年12月探測器建成,2025年8月26日正式運行取數。而且相關工程不是中國「單打獨鬥」,而是匯聚了17個國家和地區、75個科研機構、700多名研究人員的智慧,是大型基礎科學研究國際合作項目,充分體現了中國開放合作的理念。

它突破了哪些關鍵技術呢?在高探測效率光電倍增管、超高透明度液體閃爍體等核心領域都有重大突破。核心探測器超厲害,有效質量2萬噸的液體閃爍體探測器,放在地下44米深,直徑41.1米的不銹鋼網殼裡。探測器內壁的光電倍增管能探測中微子與液閫相互作用產生的閃爍光,並轉成電信號輸出。如此精密的設計建造,難度超乎想像,可中國科研人員做到了!

江門中微子實驗解決了物理學重大問題——中微子的質量順序。科研人員分析59天反應堆中微子數據,測量兩個振蕩參數,證實「太陽中微子偏差」存在,測量精度比以往提高1.5到1.8倍。這就像給探索未知物理世界打開了一扇新窗,能讓我們更好地了解太陽中微子振盪,精確研究振蕩矩陣所有參數,驗證是不是只有三代中微子。

它的意義可不僅限於此。除了聚焦中微子質量順序外,還將精確測量中微子振蕩參數,研究太陽、超新星等中微子,尋找新物理。它設計使用壽命30年,後期可升級改造,探測中微子絕對質量,檢驗中微子是否為馬約拉納粒子,解決前沿交叉熱點難題,深深影響我們對宇宙的理解。隨著江門中微子實驗的成功,未來幾年中國將主導中微子物理學領域,提供高精度結果。

江門中微子實驗的成功,見證了中國成為科學大國、科技強國的不平凡之路。它讓世界看到中國在科技領域的實力和擔當。相信未來,它還會產生更多重要成果,培養新一代物理學家,為中國乃至世界科技發展做出更大貢獻。

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