中微子是宇宙形成之初就存在的最古老也最原始的基本粒子,携带非常多重要的神秘信息,研究中微子对于认识宇宙和现存的世界物质都具有非常重要的意义,也是国际最前沿的基础科学。由于中微子难以探测,需要巨大的探测器。11日,位于地下700米的大科学装置——江门中微子实验建设取得重要进展。
总台央视记者 帅俊全:在地下700米的江门中微子实验建设现场,我所在的位置是中心探测器直径44米的水池底部,现场略微有些昏暗,但是依然可以很直接感受到这个大科学装置的壮观。
从2015年基建开工,科学家们在地下700米建造了一个如此巨大的科学装置。它不仅规模宏大,而且造型独特,工程的要求达到近乎苛刻的程度,才能用来探测宇宙中的幽灵粒子——中微子。
为什么这个大科学装置要建在地下700米?因为中微子极其微小、不带电,很难与其他粒子发生碰撞,比如,手掌上每秒都有上亿的中微子穿过,但是我们却感觉不到。
数百米的岩层能够屏蔽掉宇宙射线等其他射线粒子的干扰,但是中微子却可以轻易抵达。所以地下环境也为中微子探测提供了一个绝佳的环境。
这个大科学装置后续建设还有哪些重要节点?
江门中微子实验总工程师 中国科学院高能所正高级工程师 马骁妍:在有机玻璃球外面,工作人员正在紧张地进行不锈钢网壳底部最后的收尾工作,这是个球形的网架结构,直径约41米,是中心探测器的主支撑结构。因为现场对于环境的洁净要求非常高,所以这个结构用了12万套特制的不锈钢高强铆钉实现无焊接现场拼装和组装。
沿着不锈钢网壳往上看,内壁有序排满了很多金灿灿的像灯泡一样的东西,这也是探测器上非常关键的设备之一,光电倍增管。我们也给它取了一个好听的昵称,黄金瞳,因为它就像探测器的无数只眼睛一样,负责捕捉来自有机玻璃球里面产生的中微子信号,目前这些光电倍增管已经安装了90%左右,也将会在下个月完成全部安装。
等水池里面探测器所有设备安装完成后,池底的入口门将会封堵,然后在探测器内外开始灌装液体,到时候我们现在所在的位置将会注满超纯水。
江门中微子实验总工程师 中国科学院高能所正高级工程师 马骁妍:因为我们研究的是核反应堆产生的中微子,所以要建在核反应堆的旁边,这是距离阳江核电站和台山核电站53公里的地方,对于探测来说是非常好的一个位置,另外这个地方又有高山屏蔽,地质条件又非常符合建造地下洞室,所以就选在这儿。
江门中微子实验总工程师 中国科学院高能所正高级工程师 马骁妍:我们身后这条隧道通往实验大厅的水池底部。
隧道的左侧是液闪纯化厅,液体闪烁体在这里经过几次纯化以后检测合格,会通过管道送到灌装间,通过灌装间的设备和管道再最终灌到探测器里。
前面这条隧道通往实验大厅的水池顶部,也是整个探测器在安装期间的一个“主战场”。
这个地方我们叫地下的水处理房间,探测器里要灌35000吨的超纯水,水经过房间进行纯化,纯化合格的水才能灌到探测器里。
这个中心探测器,直径和深度都大概是44米左右,内部是一个大球,分为内外两层,外部是不锈钢的网壳,而内部就是目前已经是实现合龙的世界最大的单体有机玻璃球。
江门中微子实验总工程师 中国科学院高能所正高级工程师 马骁妍:这个探测器是世界上最大的一个液体闪烁体中微子探测器,我们现在站在这个角度是看不到里面的不锈钢网壳和有机玻璃球的,我们看到现在最外面的是地磁屏蔽线圈,还有白色的反射膜,还有朝外的2000多支光电倍增管。
另外,水池壁上有成千上万根线缆连到两边的电子学间,对探测器的信号进行传输,将来探测器会工作在液体的环境下,我们在有机玻璃球里面会灌装2万吨的液体闪烁体,在水池里灌35000吨的超纯水,所以整个探测器从材料以及元器件的选择上都是有考究的,要经过长期的可靠性测试,来保证探测器在未来30年能够安全稳定地运行。
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