地下700米!这一大国重器传来好消息

时事   2024-11-21 08:05   广东  


11月20日,江门中微子实验探测器主体已于今日建成这一标志性成就预示着该项目即将进入下一阶段——超纯水与液体闪烁体的灌装,并预计于2025年8月正式运行取数。


台山核电站。


中微子,作为构成物质世界的基本粒子之一,不仅是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子,还因质量极轻、运动速度接近光速,且几乎不与任何物质发生反应而极具神秘色彩。自1956年发现中微子以来,人类对中微子的探索与研究从未停止。



为了深入探索中微子的奥秘,2015年江门中微子实验正式开工建设。该实验以测量中微子质量顺序为首要科学目标,并同步进行多项重大前沿交叉研究。中微子的穿透力极强,建在地下700米的江门中微子实验探测器,既可以有效屏蔽宇宙线和外界其他干扰,又不会妨碍捕获中微子。


日前,由中国科学院与中国广核集团合作开展的台山中微子实验项目,在台山核电站全面启动安装工作,钢罐、铜壳、有机玻璃球等探测器主体设备吊装入场。


左图为正在引入探测器的不锈钢罐体,右图为正在引入有机玻璃球,将用于盛装捕捉中微子用的神秘液体“液闪”。

为什么要开展台山中微子实验项目?


作为中国科学院和广东省共同建设的大科学装置,江门中微子实验室是我国主导的大型国际科学合作项目,以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数为主要科学目标。


江门中微子实验室。


台山中微子实验(TAO)是江门中微子实验的近点实验,其建设目的是测量高能量分辨的反应堆中微子能谱,为江门中微子实验(JUNO)提供输入。


为什么选址台山核电站?


中微子几乎不与物质发生相互作用,因此如何捕获足够多的中微子信号,是实验首要考虑的因素之一。反应堆运行时的中微子产额正比于堆芯功率,而台山核电站有世界上单堆功率最大的反应堆,因此是中微子探测实验的理想中微子源。


台山核电站。


中微子探测器要尽可能大,基线距离(探测器和源的直线距离)要尽可能小,才能最大化中微子捕获能力。而台山核电站核岛进出厂房内,足以布置一台吨级的短基线探测器。


台山中微子实验和江门中微子实验有什么不同?


这两个实验的定位完全不同,且前者是后者的子实验,严格来说不具有可比性。如果真要比较的话,台山中微子实验的体量(吨级),远小于江门中微子实验(万吨级)。但得益于其短基线,在同样时间内,台山中微子实验可捕获的中微子数是江门中微子实验的20倍。


台山中微子实验的硅光电倍增器。


江门中微子实验的光电倍增管。


江门中微子实验的中微子信号相对弱,需要在地下700米进行,而台山中微子实验可以部署在近地表


在技术上,江门中微子实验探测器采用光电倍增管且常温运行,能量分辨率在大型液体闪烁体探测器中达到了前所未有的3%。台山中微子实验探测器采用硅光电倍增器,且运行于零下50度,能量分辨率达到2%,是国际上能量分辨率最高的液闪探测器。



统筹丨刘树强 刘龙飞
编辑丨李晓霞 莫群
校对丨华成民
来源丨南方+客户端 江门发布


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