中國主導中微子實驗開始安裝探測器

「每一秒鐘，你的身體就放射出大約3億個中微子！」1月14日，南極「冰立方」合作組研究者徐東蓮告訴記者，神秘中微子就在你身邊，如果吃了一個香蕉，那麼香蕉中的鉀元素經衰變後也會產生中微子。

當天，位於上海交大的李政道研究所集聚國際中微子專家，透露由中國主導的江門中微子實驗（JUNO）最新進展：目前正從五年來的籌備和基建工作，轉段進入探測器安裝和整合。這項超級實驗有17個國家和地區、77所高校與科研院所、600多位科研人員加入。

占已知基本粒子1/4

儘管公眾未必熟知，但中微子無處不在，每秒鐘就有上萬億個中微子自由穿透我們的身體；商用核電站在發電的同時，每秒釋放出大約萬億億個中微子……

江門中微子實驗項目發言人、中科院高能所所長王貽芳院士介紹：中微子是一種不帶電、質量極其微小的基本粒子。它們家族有「三丁」，即分3種類型，為電子中微子、繆（μ）中微子和陶（τ）中微子，占構成物質世界的已知12種基本粒子的1/4。在微觀粒子物理和宏觀宇宙起源及演化中，中微子扮演著極為重要的角色。然而，由於它們僅參與非常微弱的弱相互作用，所以難以被察覺到，除非通過超大體積和超級靈敏的粒子探測器。

中國在中微子探索領域處於全球第一方陣。多年來，中微子被認為是和光子一樣沒有質量的粒子；而20年前，中微子被發現可以在飛行中從一種類型轉變成另一種類型——這種「中微子振蕩」揭示出中微子具有微小的質量，相關突破性成果獲得2015年諾貝爾物理學獎。我國科學家主導的大亞灣中微子實驗於2012年發現第三種全新的中微子振蕩模式，完善了對三類中微子相互轉變的理解，也因此榮膺2015國際基礎科學突破獎，以及2016年國家自然科學一等獎。

中微子天文學成熱門研究

宇宙中劇烈的天體活動，如超新星爆發等也產生大量中微子。這些中微子可輕鬆穿透宇宙中緻密的天體環境，包括地球在內，由此人類找到了揭秘超高能宇宙射線起源的理想探針。近年來，中微子天文學成為一門前沿交叉學科。

去年，位於南極的「冰立方」中微子實驗（IceCube）首次發現來自於獵戶座40億光年以外的「耀變體」中微子，證明其中心有超級黑洞的活動星系核，確實可以加速宇宙射線到幾萬萬億電子伏特，比目前人類最強大的加速器高几千倍。這一發現，被《科學》雜誌遴選為2018年國際最重大科學突破之一。

「位於南極極點的『冰立方』，探測器深入冰層之下2.5公里，已接近岩層。」在上海交大劉江來教授團隊加入大亞灣中微子實驗並成為實驗成果重要貢獻者的基礎上，上海交大現已引進南極「冰立方」合作組成員徐東蓮，她長期致力於尋找高能天體「陶中微子」和高能中微子的瞬變源，在加入江門中微子實驗合作組後，計劃開展中微子天文學方面研究，進一步拓寬這項實驗的科學潛力。同時，劉江來也作為江門中微子實驗合作組執委會成員之一，承擔著研製探測器刻度系統的課題。劉江來和徐東蓮，是今年首次來滬舉行的江門中微子實驗國際合作大會共同主席。

有望首測中微子質量順序

在南極點之外，我國南部沿海地區正成為中微子探測的核心地帶。大亞灣中微子實驗站點以南、珠江口以西，中科院高能物理研究所牽頭的江門中微子實驗，正在廣東江門市開平附近建設深埋700米的地下實驗室。該實驗的核心是具有超高純凈度和國際最佳能量精度的液體閃爍體中微子探測器，直徑35米、重2萬噸。通過測量來自臨近廣東陽江和台山核電站的中微子，可以測定中微子質量順序、精確測量中微子振蕩，同時開展對超新星中微子、大氣中微子、太陽中微子、地球中微子、惰性中微子、核子衰變、暗物質間接探測等前沿方向的研究。

昨天，半年一次的第13屆江門中微子實驗國際合作大會透露，作為目前中國主導的大型國際科學合作項目，江門中微子實驗預計2021年全面完成建設，運行周期達20年以上，合作組將使液體閃爍體這一核心技術推進至前所未有的成熟度。王貽芳院士表示，實驗運行後，不僅能對理解微觀的粒子物理規律做出重大貢獻，也將對宇宙學、天體物理乃至地球物理做出重大貢獻，其項目經驗對未來中國發起國際大科學計劃和工程有重要參考價值。

項目副發言人之一、來自義大利國家核科學研究所的資深研究員吉爾切諾·拉努奇表示，在世界幾個最大規模的中微子實驗項目中，江門中微子實驗有望首次測定中微子質量順序，對三類中微子振蕩參數的完備性測量也將達到前所未有的1%的精度。而在基礎研究基礎上，還可帶動新型建築、化工、特種材料、特種分析測試儀器、光敏探測、微電子等相關高科技企業的核心技術創新。

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