深入地下700米，科学家探寻“宇宙幽灵”中微子之谜
在中国广东省江门开平市的一片青山之中，隐藏着一项宏大的科学探索计划。历经11年的精心设计与建造，一座位于地下700米的巨型探测器在此诞生，它的目标只有一个——捕捉难以捉摸的“宇宙幽灵”中微子。
驱车从市区出发，约一小时后，便能抵达这座科学殿堂的入口。换乘简易罐笼，随着耳边金属碰撞的叮当声，约五分钟后，便可深入地下700米的实验大厅。这里，是中国科学家为解开宇宙奥秘而精心打造的江门中微子实验基地。
为何选址如此偏僻之地？又为何要将探测器置于700米深的地下？原来，这一切都是为了追求极致的“安静”。江门中微子实验的主要任务是测量核电站反应堆的中微子振荡。科研人员发现，当实验装置距离核电站反应堆50至55公里时，中微子振荡达到极大值，测量最为灵敏。而江门中微子实验所在位置，恰好距离附近的阳江核电站和台山核电站均为53公里，形成了一个完美的等腰三角形布局，能够最大限度地利用两个核电站的总功率。
700米深的地下环境能够有效隔绝地面宇宙射线的干扰，为中微子探测提供一个“纯净”的空间。实验的核心探测设备是一座高达13层楼的巨型液体闪烁体探测器，它位于地下实验大厅内一个44米深的池子中央，由直径41.1米的不锈钢网壳支撑。探测器内部密布着光电倍增管，它们负责将中微子与液体闪烁体作用产生的微弱光信号转化为电信号，并进行放大，以便科研人员记录和分析。
中微子，这个宇宙中最古老、数量最多的粒子，自宇宙大爆炸起就弥漫在宇宙中。然而，由于中微子质量极轻，速度接近光速，且几乎不与任何物质发生反应，因此探测它们异常困难。直到1956年，美国物理学家首次探测到核电站反应堆发出的中微子，中微子的存在才得到证实。然而，近70年过去了，科学家们对中微子的性质仍然知之甚少。
江门中微子实验旨在解答中微子领域的诸多未解之谜，如中微子的质量大小、起源、质量顺序，以及是否造成宇宙中物质与反物质的不对称等。作为该项目的首席科学家，中国科学院院士王贻芳表示，建设先进的探测器，获取更精确的数据，是中微子研究的重点。早在2003年，他就牵头论证设计了我国第一代中微子实验装置——大亚湾中微子实验。该实验在2012年发现了新的中微子振荡，并测得其振荡大小，成果获得了国家自然科学奖一等奖。
如今，江门中微子实验已经接过了大亚湾中微子实验的接力棒，继续在中微子研究领域深耕细作。根据规划，该实验设计寿命为30年，预计在正式运行后的5到10年内完成测量中微子质量顺序这一最主要的科学目标。同时，科研人员还将投入测量中微子的振荡参数，将精度提高10倍左右，并涉足超新星、地球中微子、太阳中微子等研究领域。在2030年左右，还将对探测器进行改造升级，使其能够测量中微子的绝对质量。
江门中微子实验的建设不仅推动了中微子研究的发展，还在一系列前沿技术领域取得了实质性突破。科研人员在国产新型光电倍增管研制、高性能液体闪烁体研制、超大型高精度探测器设计制造等方面取得了重要成果，不仅满足了实验装置的建设需求，还推动了相关技术的国产化以及产业的发展。这一大科学计划充分展示了其在推动科技进步和产业发展方面的牵引作用。
未来，江门中微子实验将成为国际中微子研究的中心之一，与日本的顶级神冈中微子实验和美国的深部地下中微子实验形成三足鼎立之势，进一步巩固我国在中微子研究领域的国际领先地位。
