中新網(wǎng)廣東江門10月11日電(記者 孫自法)以國際粒子物理研究熱點且競爭激烈的測量中微子質(zhì)量順序為首要科學(xué)目標(biāo)，位于地下700米的中國大科學(xué)裝置——江門中微子實驗(JUNO)建設(shè)進(jìn)程中的一舉一動都備受關(guān)注。

　　來自建設(shè)現(xiàn)場的最新消息說，項目團(tuán)隊通過攻克一系列國際技術(shù)難題，江門中微子實驗建設(shè)目前已完成95%任務(wù)進(jìn)入收官階段，預(yù)計2024年11月底完成全部設(shè)備安裝任務(wù)，并啟動超純水、液體閃爍體的灌裝，2025年8月正式運行取數(shù)，設(shè)計運行壽命約30年。

　　實驗二期：有望取得重大成果

　　大亞灣中微子實驗之后，中國為什么又要建設(shè)江門中微子實驗？

　　中國科學(xué)院高能物理研究所(高能所)所長、江門中微子實驗首席科學(xué)家和項目經(jīng)理王貽芳院士指出，作為物質(zhì)世界最基本的粒子之一，中微子在粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)中占有極為重要的地位，宇宙演化的歷史與未來依賴于中微子質(zhì)量。

　　作為大亞灣中微子實驗二期，設(shè)計、研制江門中微子實驗裝置，將用于測定中微子質(zhì)量順序、中微子混合角，研究超新星中微子、地球中微子、太陽中微子，尋找質(zhì)子衰變、惰性中微子等，將為宇宙起源、質(zhì)量起源和暗物質(zhì)、暗能量等基礎(chǔ)物理學(xué)前沿研究奠定重要基礎(chǔ)，并有望取得重大成果。

　　他說，國際上現(xiàn)有許多實驗試圖測量中微子絕對質(zhì)量，但精度還有相當(dāng)距離。因此，江門中微子實驗擬在2030年前后升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔(beta)衰變實驗，以測量中微子絕對質(zhì)量，判斷其是否為馬約拉納粒子。這既將推動中國科學(xué)院高能所建設(shè)成為“國際一流高能物理研究中心”，也將使中國在中微子研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固。

　　攻克難題：國際上前所未有

　　作為目前世界上最大、最靈敏的中微子探測項目，江門中微子實驗的核心探測設(shè)備為一個2萬噸的液體閃爍體(液閃)探測器，比當(dāng)前國際最大液閃探測器大20倍；3%能量精度，比當(dāng)前國際最好水平高1倍；極低放射性本底，與500噸探測器達(dá)到的國際最好水平相當(dāng)……其建設(shè)需要解決高量子效率的新型光電倍增管研制、高性能液體閃爍體研制、超大型高精度探測器設(shè)計制造、超大跨度實驗洞室等一系列國際上前所未有的技術(shù)難題。

　　王貽芳表示，針對系列國際技術(shù)難題，江門中微子實驗團(tuán)隊集智攻關(guān)，在新型光電倍增管及其水下防爆系統(tǒng)、液閃純化系統(tǒng)、水下電子學(xué)、有機(jī)玻璃球及不銹鋼網(wǎng)架、深埋地下洞室等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多項重要突破。

　　發(fā)明一種全新構(gòu)型及電子放大方式的新型光電倍增管，具有國際最高光子探測效率，獲歐盟、美國、日本等專利授權(quán)，打破該領(lǐng)域國際壟斷；研制出高強(qiáng)度、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統(tǒng)，并為每一支光電倍增管加裝保護(hù)裝置，確保實驗裝置安全。

　　研發(fā)出高潔凈度、高密封、高效率的液閃純化系統(tǒng)，成功獲得光傳輸衰減長度大于20米的液閃，是目前世界最好水平；采用水下電子學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計，以民用器件實現(xiàn)航天級別的可靠性。

　　江門中微子實驗的核心探測設(shè)備——中心探測器位于地下實驗大廳內(nèi)44米深的水池中央，直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼是探測器的主支撐結(jié)構(gòu)，承載35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、2萬噸液體閃爍體、2萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管等諸多探測器部件。其中，不銹鋼網(wǎng)架是目前中國最大的單體不銹鋼主結(jié)構(gòu)；有機(jī)玻璃球凈重約600噸，是世界最大的單體有機(jī)玻璃球。

　　江門中微子實驗還建成中國最大跨度深埋地下洞室，地下實驗室布設(shè)于埋深730米的花崗巖巖株內(nèi)，相關(guān)施工屬于世界級的超常規(guī)地下工程。

　　國際合作：共同研發(fā)成果共享

　　中國科學(xué)院高能所副所長、江門中微子實驗項目常務(wù)副經(jīng)理曹俊研究員說，在大亞灣中微子實驗開展良好國際合作的基礎(chǔ)上，江門中微子實驗國際合作“又上一層樓”，取得很大發(fā)展，合作伙伴提供實物設(shè)備及經(jīng)費約占10%，參與科技人員也比大亞灣多很多。

　　自2014年7月成立江門中微子實驗國際合作組以來，目前已發(fā)展為17個國家和地區(qū)的74個研究機(jī)構(gòu)的750位科研人員構(gòu)成的大型國際合作組，其中，近300人來自歐洲，主要國家包括意大利、德國、法國等。

　　在實驗的國際合作組內(nèi)，經(jīng)費投入分擔(dān)，技術(shù)共同研發(fā)，科研成果共享。這一系列責(zé)權(quán)利明晰的管理舉措將國際合作組成員聚合在一起，為共同的科學(xué)目標(biāo)努力。

　　曹俊還透露，江門中微子實驗建設(shè)過程和未來運行取得的所有成果，都將以國際合作組名義發(fā)表，所有參與合作的科學(xué)家都將共同署名。

　　中國科學(xué)院高能所主導(dǎo)研制完成的江門中微子實驗20英寸光電倍增管讀出電子學(xué)項目，也吸引中外多家大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)參與，包括清華大學(xué)、意大利帕多瓦大學(xué)、俄羅斯杜布納研究所、比利時布魯塞爾自由大學(xué)等。

　　江門中微子實驗項目副經(jīng)理和現(xiàn)場安裝經(jīng)理、中國科學(xué)院高能所研究員楊長根說，江門中微子實驗建設(shè)過程平均有近300人在現(xiàn)場工作，參與合作的國際同行則陸陸續(xù)續(xù)來現(xiàn)場負(fù)責(zé)開展各自的工作任務(wù)，基本上沒有斷過，即便疫情防控期間也都克服困難來現(xiàn)場工作。

　　王貽芳認(rèn)為，江門中微子實驗建成后將成為國際中微子研究的中心之一，與日本的頂級神岡中微子實驗、美國的深部地下中微子實驗形成中微子研究三足鼎立之勢，這也將使中國在中微子研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固。

　　他表示，2024年、2025年是江門中微子實驗建設(shè)的關(guān)鍵之年，中國科學(xué)院高能所項目團(tuán)隊將全力以赴，高質(zhì)量完成建設(shè)任務(wù)，力爭產(chǎn)出一系列引領(lǐng)性的重大物理成果。(完)