1月10日下午,繼大亞灣反應堆中微子實驗之后,由中國主持的第二個大型中微子實驗——江門中微子實驗在廣東省江門市開平市金雞鎮(zhèn)召開建設啟動會。前來參加實驗國際合作組會議的中外科學家近300人齊聚實驗建設現(xiàn)場,共同見證了這一時刻。
會上,中科院副院長陰和俊宣讀了白春禮院長的批示并致辭,廣東省副省長陳云賢、科技部基礎司副司長郭志偉、國家基金委數理學部常務副主任汲培文、意大利國家核物理研究院院長Fernando Ferroni、江門市副市長吳國杰、黃河勘測規(guī)劃設計有限公司董事長李文學也分別致辭。
白春禮在批示中希望江門中微子實驗參研人員“能夠按照《“率先行動”計劃》的有關要求,在大亞灣實驗取得成功的基礎上,再接再厲,潛心攻關,扎實推進江門中微子實驗的各項工作,爭取早日運行,早出重大成果,在中微子研究方面走在世界的前列,做出國家戰(zhàn)略科技力量應有的重大創(chuàng)新貢獻!”
陰和俊在致辭中要求,“希望江門中微子實驗項目,能夠繼承和發(fā)揚大亞灣中微子實驗的精神,全力以赴,潛心致研,只爭朝夕,在各方的大力支持下,特別是在中外科學家的共同努力下,取得具有重大科學意義和國際影響的原創(chuàng)性科技成果,做出支撐國家戰(zhàn)略需求、促進經濟社會發(fā)展、經得起歷史檢驗的重大貢獻!”他表示,中科院將一如既往地支持這一項目。
該實驗的首要科學目標是利用反應堆中微子振蕩確定中微子質量順序,對于人類了解物質微觀的基本結構和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。實驗站將建在地下700米深處,計劃2020年投入運行并開始物理取數,運行至少20年。實驗建造的中微子探測器將是世界上能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測器。這一實驗的啟動標志著我國中微子實驗研究從起步到跨越的轉變。
在大亞灣中微子實驗發(fā)現(xiàn)中微子的第三種振蕩模式后,國際中微子研究的下一個熱點目標是測量中微子質量順序。中微子有質量,是目前發(fā)現(xiàn)的唯一有堅實實驗證據超出粒子物理標準模型的現(xiàn)象,對它的研究有可能發(fā)現(xiàn)新物理。物理靈敏度分析表明,進行這一研究的實驗最佳站址在距反應堆50至55公里,且與所有反應堆距離相等的區(qū)域內。通過詳細的地質勘測,科學家們將實驗選址于江門市,這里距廣東陽江和臺山反應堆群約53公里,是世界上目前發(fā)現(xiàn)的最適合利用核反應堆測量中微子質量順序的地方。陽江核電站共有6個反應堆,已全部開建或建成,總熱功率為17.4GW。臺山核電站共規(guī)劃4個反應堆,2個在建,總熱功率為18.4GW。陽江與臺山核電站有效的反應堆群功率世界第一。
由于科學意義重大、實驗方案獨特,江門中微子實驗引起世界科學界的矚目。2014年7月,實驗組建了國際合作組,有中國(包括臺灣)、捷克、芬蘭、法國、德國、意大利、俄羅斯等國家和地區(qū)的45個研究單位的320多位研究人員正式參加實驗。另外還有美國等5個國家的十幾個研究單位準備加入。
實驗國際合作組中方發(fā)言人、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳介紹,除了江門中微子實驗外,日本、美國、歐洲、印度、韓國等5個國家和地區(qū)還有7個實驗正在計劃進行中微子質量順序的研究。他表示,江門中微子實驗憑借我們領先的液體閃爍探測器技術和反應堆中微子物理,提出了原創(chuàng)性的實驗方案,有望率先測定中微子質量順序。
中微子是一種不帶電,質量極其微小的基本粒子,共有三種類型,即電子中微子、μ中微子和τ中微子,在目前已知的構成物質世界的12種基本粒子中,占了四分之一,在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中都扮演著極為重要的角色。自從上個世紀50年代科學家發(fā)現(xiàn)中微子以來,對它的研究始終被視為全球科學界的前沿課題。
大亞灣反應堆中微子實驗發(fā)現(xiàn)中微子第三種振蕩模式,打開了理解反物質消失之謎的大門,使我國的中微子實驗研究從無到有并走到了世界前列。江門中微子實驗則瞄準國際中微子研究領域目前的熱點問題:中微子質量順序測量。中微子質量順序是測量CP相位角的必要條件,也是中微子的內稟屬性之一,決定了中微子的味結構,是所有粒子物理模型都必須面對的問題。它直接影響中微子及反中微子與物質的相互作用,并因此在宇宙演化、太陽及超新星中微子的產生與傳播、各種長基線中微子振蕩等有重要影響。它還將決定另一類極為重要的實驗——無中微子雙貝塔衰變實驗的未來發(fā)展方向。
江門中微子實驗可以精確測量中微子6個振蕩參數中的3個,并達到好于1%的國際最好水平,使檢驗中微子混合矩陣的幺正性、發(fā)現(xiàn)新物理成為可能。它也可以研究超新星中微子、太陽中微子、地球中微子、惰性中微子等,不僅能對理解微觀的粒子物理規(guī)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。王貽芳表示,實驗裝置沒有放射性,天然環(huán)境中的放射性反而會干擾中微子探測器,因此所有的實驗裝置和材料都必須比日常環(huán)境更干凈,另外,實驗本身也不會產生廢液、廢氣,不會對環(huán)境造成污染,這是一個無污染科研項目。
中國科學院、科技部、國家自然科學基金委的領導,意大利國家核物理研究院、意大利中微子與天體物理學基金委員會的負責人考察了實驗建設現(xiàn)場。
建設啟動會現(xiàn)場
江門中微子實驗站地理位置
江門中微子實驗站配套基建工程地面建筑三維布置圖(黃河勘測規(guī)劃設計有限公司設計)