國(guó)際在線消息（記者 阮明藝）：近日，大型中微子實(shí)驗(yàn)——江門中微子實(shí)驗(yàn)在廣東省啟動(dòng)建設(shè)，這一實(shí)驗(yàn)的啟動(dòng)標(biāo)志著中國(guó)中微子實(shí)驗(yàn)研究從起步到跨越的轉(zhuǎn)變，同時(shí)也使人類離揭示宇宙起源之謎更近了一步。
中微子是一種不帶電且質(zhì)量極其微小的基本粒子。因?yàn)榭梢宰杂纱┧蠖規(guī)缀醪慌c任何物質(zhì)發(fā)生作用，所以中微子又被稱為“幽靈粒子”。大多粒子物理與核物理過(guò)程都伴隨著中微子的產(chǎn)生，比如像核發(fā)電和太陽(yáng)發(fā)光等等?？梢哉f(shuō)，中微子在微觀層面上的粒子物理和宏觀層面上的宇宙起源及其演化等過(guò)程中都扮演著很重要的角色，對(duì)它的研究始終是全球科學(xué)界的前沿課題。因?yàn)橹形⒆淤|(zhì)量非常小，測(cè)量它的絕對(duì)質(zhì)量現(xiàn)在是不可能的，科學(xué)家目前所能進(jìn)行的研究就是測(cè)量幾種中微子的質(zhì)量順序。上周末，中國(guó)科學(xué)院在廣東啟動(dòng)了江門中微子實(shí)驗(yàn)的建設(shè)工程，要對(duì)這種“幽靈粒子”進(jìn)行質(zhì)量順序的測(cè)量。
在廣東省江門市開(kāi)平市金雞鎮(zhèn)實(shí)驗(yàn)建設(shè)啟動(dòng)會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，近300名中外科學(xué)家出席了啟動(dòng)會(huì)并參觀了1341米的地下斜井的建設(shè)工地。據(jù)了解，江門中微子的實(shí)驗(yàn)站將建在地下700米深處，計(jì)劃2020年投入運(yùn)行并開(kāi)始物理取數(shù)，運(yùn)行至少20年。
2012年，中國(guó)科學(xué)家在大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種振蕩模式，這使得科學(xué)家能夠開(kāi)始準(zhǔn)備下一代物理實(shí)驗(yàn)：測(cè)量中微子的質(zhì)量順序。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳介紹，江門中微子實(shí)驗(yàn)就是要利用反應(yīng)堆中微子振蕩來(lái)確定中微子的質(zhì)量順序：“3種中微子互相發(fā)生振蕩會(huì)產(chǎn)生六個(gè)獨(dú)立參數(shù)，江門測(cè)量的是中微子質(zhì)量順序這個(gè)獨(dú)立參數(shù)，就是知道3種中微子哪個(gè)重哪個(gè)輕，它們的性質(zhì)是怎么樣的。因?yàn)橹形⒆淤|(zhì)量非常小，測(cè)量它的絕對(duì)質(zhì)量現(xiàn)在是不可能的，現(xiàn)在只是知道第一它有質(zhì)量，第二不同的中微子之間質(zhì)量有差別，同時(shí)我們要知道這個(gè)差別哪個(gè)重哪個(gè)輕，看起來(lái)是個(gè)很小的事情，我們只能是一步一步去了解中微子?！?/div>
雖然測(cè)量出中微子的質(zhì)量順序，將推動(dòng)人類對(duì)宇宙學(xué)、天體物理乃至地球物理的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，但“幽靈粒子”中微子極其難捕捉，并且目前日本、美國(guó)、歐洲、印度等國(guó)家和地區(qū)也都正在計(jì)劃進(jìn)行中微子質(zhì)量順序的研究，那么江門中微子實(shí)驗(yàn)不同在哪兒呢？王貽芳所長(zhǎng)介紹，在實(shí)驗(yàn)方案上，江門中微子實(shí)驗(yàn)首次提出了利用核反應(yīng)堆來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：“在我們之前沒(méi)有人提出過(guò)用多個(gè)核反應(yīng)堆的工廠、用這樣一個(gè)大的探測(cè)器來(lái)測(cè)量中微子的質(zhì)量順序。當(dāng)然在這之前有理論家說(shuō)過(guò)反應(yīng)堆出來(lái)的中微子能譜，是有質(zhì)量順序信息的，但從來(lái)沒(méi)有人把它具體化成為一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案?！?/p>
王貽芳所長(zhǎng)還介紹說(shuō)，這次試驗(yàn)用來(lái)捕捉中微子的探測(cè)器也將是世界上能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測(cè)器，這將大大提高捕捉中微子的水平：“探測(cè)中微子最基本的方法就是讓中微子和我們的探測(cè)器的材料發(fā)生相互作用，發(fā)生作用以后，這個(gè)材料就會(huì)發(fā)光，我們?cè)谝后w閃爍體的外面裝了光電探測(cè)器，所以它產(chǎn)生了光以后，光子就會(huì)到達(dá)這個(gè)光電探測(cè)器，光電探測(cè)器就會(huì)把這個(gè)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)電纜把電信號(hào)給輸出來(lái)?！?/p>
除了方案和技術(shù)上的高要求，要進(jìn)行中微子質(zhì)量順序測(cè)量的研究，實(shí)驗(yàn)最佳位置應(yīng)該是在距離反應(yīng)堆50至55公里的地方，并且與所有反應(yīng)堆距離相等的區(qū)域內(nèi)，而江門這個(gè)實(shí)驗(yàn)站址就在距離廣東陽(yáng)江和臺(tái)山的反應(yīng)堆群大約53公里的地方，應(yīng)該說(shuō)，這是最適合利用核反應(yīng)堆群來(lái)進(jìn)行測(cè)量中微子質(zhì)量順序的地方。王貽芳所長(zhǎng)表示，江門中微子實(shí)驗(yàn)憑借領(lǐng)先的液體閃爍體探測(cè)器技術(shù)和反應(yīng)堆中微子物理，提出了原創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)方案，將有望率先測(cè)定中微子質(zhì)量順序。
據(jù)了解，此次啟動(dòng)的江門中微子實(shí)驗(yàn)被高能物理研究所稱為“大亞灣二期實(shí)驗(yàn)”，由于其科學(xué)意義重大、實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)特，吸引了世界科學(xué)界的強(qiáng)烈關(guān)注，目前組建的國(guó)際合作組，已有中國(guó)、意大利、法國(guó)、德國(guó)、俄羅斯等國(guó)家和地區(qū)的320多位研究人員參加實(shí)驗(yàn)。未來(lái)，科學(xué)家們有望在這里開(kāi)始測(cè)量中微子質(zhì)量的順序，了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化。
除了方案和技術(shù)上的高要求，要進(jìn)行中微子質(zhì)量順序測(cè)量的研究，實(shí)驗(yàn)最佳位置應(yīng)該是在距離反應(yīng)堆50至55公里的地方，并且與所有反應(yīng)堆距離相等的區(qū)域內(nèi)，而江門這個(gè)實(shí)驗(yàn)站址就在距離廣東陽(yáng)江和臺(tái)山的反應(yīng)堆群大約53公里的地方，應(yīng)該說(shuō)，這是最適合利用核反應(yīng)堆群來(lái)進(jìn)行測(cè)量中微子質(zhì)量順序的地方。王貽芳所長(zhǎng)表示，江門中微子實(shí)驗(yàn)憑借領(lǐng)先的液體閃爍體探測(cè)器技術(shù)和反應(yīng)堆中微子物理，提出了原創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)方案，將有望率先測(cè)定中微子質(zhì)量順序。
據(jù)了解，此次啟動(dòng)的江門中微子實(shí)驗(yàn)被高能物理研究所稱為“大亞灣二期實(shí)驗(yàn)”，由于其科學(xué)意義重大、實(shí)驗(yàn)方案獨(dú)特，吸引了世界科學(xué)界的強(qiáng)烈關(guān)注，目前組建的國(guó)際合作組，已有中國(guó)、意大利、法國(guó)、德國(guó)、俄羅斯等國(guó)家和地區(qū)的320多位研究人員參加實(shí)驗(yàn)。未來(lái)，科學(xué)家們有望在這里開(kāi)始測(cè)量中微子質(zhì)量的順序，了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化。
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