新华网■中国建造超大玻璃球求解“幽灵粒子”之谜( 二 )

  在这个领域 , 中国是后来者 , 但做出了重要贡献 。 2012年 , 大亚湾中微子实验室宣布发现新的中微子振荡模式 , 成为中微子研究的一个重要里程碑 。

  但是 , 中微子仍有太多未解之谜 。 江门中微子实验副发言人、中科院高能物理所研究员曹俊指出 , 中微子很难探测 , 很多实验研究进展有限 , 就是因为捕捉到的中微子信号太少 , 数据太少 。

新华网■中国建造超大玻璃球求解“幽灵粒子”之谜。


新华网■中国建造超大玻璃球求解“幽灵粒子”之谜

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JUNO地理位置 。 (中科院高能所供图)

  超级玻璃球

  探测中微子 , 一种办法是通过液体闪烁体探测器来捕捉它们产生的信号 。

  科研人员在有机玻璃球里注入透明的特制液体液体闪烁体(简称液闪) , 当中微子穿过球体时 , 会有一定的几率和液体里密布的氢核发生反应 。 每一次反应产生一个正电子和一个中子 , 正电子随即湮灭释放出一个快信号 , 中子则在反复碰撞后被其他氢核吸收并释放出一个慢信号 。 一前一后两次闪烁 , 就透露了中微子的行踪 。

  为了提高探测灵敏度 , JUNO的选址经过精心测算 。 实验室建在地下 , 以屏蔽宇宙射线的干扰;距离阳江核电站和台山核电站都是53公里 , 可以同时利用两者释放的海量中微子 , 并画出更精细的中微子能谱图 。

  但是 , 较长的距离也会造成中微子流的稀释 , 就好比放烟花 , 火花四散 , 越往外密度越低 。 JUNO比目前世界上最大的中微子液闪探测器日本的KamLAND探测器还要大20倍 , 后者注入了1000吨液闪 , 而JUNO要容纳两万吨液闪 , 才能尽可能多地俘获中微子 。

  探测器越大 , 捕捉到的信号就越多 , 数据量就越大 , 就越能看到别人所看不到的 。 曹俊说 。

  根据设计方案 , JUNO会由265块有机玻璃板现场组装而成 , 并被钢架固定在一个装有约4万吨纯净水的大池中 。

  这么大的玻璃球 , 给工程建设带来了挑战 。 江门中微子实验项目组先后请来几个知名力学团队帮忙设计 , 并搭建了专门实验室 , 测试有机玻璃的力学性能和老化情况 , 还造了一个直径3米的小球来验证计算和测试是否准确 。

  经过实验证明无误后 , 我们才把这套算法用来设计大的探测器 。 我们要确保它能运行30年 。 曹俊说 。


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