江门中微子实验：从地下深处仰望星辰大海

2025-01-23 17:13:59 来源：科技日报

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【新春走基层·我在大国工程现场】

开栏的话冬去春来，四季更替，又到了喜迎新春的时刻。浓浓的年味里，有人分秒必争，以奋斗书写新一年的梦想；有人坚守一线，用精细化的服务守护“流动的中国”。放眼神州大地，各行各业日新月异，带来了欣欣向荣的喜人景象；非遗文化各具特色，在年复一年的传承里历久弥新；大国工程进度刷新，见证着科技创新的蓬勃力量；街头巷尾张灯结彩，映射出亿万国人的期盼与喜悦。即日起，本报开设“新春走基层”专栏，记者深入基层一线、走到田间地头、奔赴大国工程现场，记录这个春天里的时代风貌和人间温暖，展现大江南北的崭新气象。

春节将近，在广东江门开平市打石山地下700米的江门中微子实验室，一群科研人员在默默地坚守。

江门中微子实验是目前世界上最大、最灵敏的中微子探测项目，其核心装置是一个深埋地下的巨大球形探测器。

从地面入口乘坐缆车，大约15分钟后，便可见到这个位于地下700米的探测器。缆车是科研人员每天上下的“班车”。1月12日，科技日报记者搭上“班车”，与工作人员一起向着昏暗幽深的地下进发。

建在地下700米

作为构成物质世界的基本粒子之一，中微子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，人类对中微子的研究从未停止。由于极难“捕捉”，中微子至今还有很多未解之谜。为了深入探索中微子的奥秘，2015年江门中微子实验项目正式开工建设。该科学装置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。

中国科学院院士、江门中微子实验项目经理王贻芳介绍：“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。通过江门中微子实验这一大科学装置来认识、研究中微子，对于粒子物理、天体物理、宇宙学等基础科学领域具有深远意义。”

2024年11月，江门中微子实验探测器主体建成，12月18日启动探测器的液体灌注。如今，正值探测器灌注和探测器联调的关键阶段。为了早日建成取数并在激烈的国际竞争中获得重大成果，江门中微子实验合作组成员正争分夺秒赶进度。

说话间，15分钟时间很快过去了，缆车到达了终点。在科研人员的指引下，记者向探测器走去。

超纯水灌装已过半

眼前这座巨型液体闪烁体探测器，相当于13层楼高，被放置在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。

工作人员介绍，江门中微子实验液体灌注分两步走：前两个月将超纯水灌满探测器最内层的有机玻璃球内外空间，再用6个月将有机玻璃球内部的超纯水置换为液体闪烁体。

经过层层过滤的超纯水以最大100吨/小时的流量注入探测器，如今已注入3万多吨，水位达到20多米，超纯水灌装过程已经过半。

记者在地下液体灌注监控室看到，江门中微子实验的专家们与来自意大利、德国、美国、捷克的合作组成员一起轮流值班。探测器内水位不断上涨，水温、气压、应力、氮气流量等数据实时显示在监控室的电脑屏幕上。

“值班员们需要实时监控这些参数，根据运行状态响应指令，并定时在工作群里汇报进展，保障探测器液体灌注顺利进行。”在实验现场担任轮值经理的于泽源研究员指着监控画面说。

地下的场面很“紧张”，地上其实也没闲着。在地面总控室，调试团队正同步开展探测装置联调，监控屏幕上实时显示着光电倍增管的噪声水平和探测器的运行状态。

记者了解到，江门中微子实验物理目标丰富，探测装置复杂，但调试窗口仅有超纯水灌注的两个月时间。“为了抓住这个‘窗口期’，来自中国科学院高能物理研究所、清华大学、上海交通大学等单位的20余位电子学、触发、刻度、数据获取和探测器控制等专家密切配合，春节期间将坚守在总控室，一起讨论并解决问题。”于泽源说。

江门中微子实验预计2025年8月开始正式运行取数。该实验建成后将成为国际中微子研究中心之一，进一步巩固我国在中微子研究领域的领先地位。