8 月 26 日,振奋人心的消息传来,江门中微子实验(JUNO)成功完成 2 万吨液体闪烁体灌注,正式开启运行取数阶段。历经十余年精心筹备与建设,这一中微子专用大科学装置,以其超大规模和超高精度,在国际上率先投入运行。
江门中微子实验的核心探测器,是有效质量达 2 万吨的液体闪烁体探测器(中心探测器),它被安置于广东省江门市附近地下 700 米深处的地下实验大厅 44 米深的水池中央。探测器内壁密密麻麻分布着光电倍增管,它们如同敏锐的 “眼睛”,协同工作,负责捕捉中微子与液闪相互作用时产生的闪烁光,并将其转化为电信号输出。
从时间进程来看,2008 年中国科学院高能物理研究所提出这一实验构想,2013 年获得中国科学院战略性先导科技专项(A 类)支持以及广东省人民政府支持,2015 年正式启动隧道和地下实验室建设。2021 年 12 月实验室建设完毕,随即开启探测器在地下实验室的安装工作。到了 2024 年 12 月,探测器主体建设完成,紧接着开始灌注超纯水与液体闪烁体。在灌注过程中,项目团队展现出非凡的技术实力,先是在 45 天内完成超过 6 万吨超纯水的灌注,精准地将内外有机玻璃球的液位差控制在厘米量级,流量偏差不超过 0.5%,有力保障了探测器主体结构的安全稳定。随后,又历经半年的精细操作,将 2 万吨液体闪烁体精准注入直径 35.4 米的有机玻璃球内,同步完成原有纯水的置换,并且满足了超纯水与液体闪烁体在超高洁净度、透明度和极低放射性本底等方面的特殊要求。与此同时,项目团队还完成了探测器的调试优化,为正式运行取数做好了充分准备。
试运行期间获取的首批数据显示,探测器关键性能指标全面达到甚至超越设计预期。这一成果意义非凡,使得江门中微子实验能够着手攻克粒子物理学领域未来十年内的重大难题 —— 中微子质量排序,即判断第三种中微子(ν₃)是否比第二种(ν₂)更重。不仅如此,该实验还将以更高精度测量中微子振荡参数,涉足超新星、地球中微子、太阳中微子等前沿研究领域,为人类探索物质和宇宙的本质开启全新的窗口。 著名高能物理学家、中国科学院院士、JUNO 合作组发言人王贻芳表示:“完成 JUNO 探测器灌注并开始运行取数,是一个历史性的里程碑。这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置,将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。” 江门中微子实验的正式运行取数,无疑将推动相关领域的研究迈向全新高度,未来成果令人期待。
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