國際在線消息（記者 阮明藝）：近日，大型中微子實驗——江門中微子實驗在廣東省啟動建設(shè)，這一實驗的啟動標(biāo)志著中國中微子實驗研究從起步到跨越的轉(zhuǎn)變，同時也使人類離揭示宇宙起源之謎更近了一步。
中微子是一種不帶電且質(zhì)量極其微小的基本粒子。因為可以自由穿梭而且?guī)缀醪慌c任何物質(zhì)發(fā)生作用，所以中微子又被稱為“幽靈粒子”。大多粒子物理與核物理過程都伴隨著中微子的產(chǎn)生，比如像核發(fā)電和太陽發(fā)光等等?？梢哉f，中微子在微觀層面上的粒子物理和宏觀層面上的宇宙起源及其演化等過程中都扮演著很重要的角色，對它的研究始終是全球科學(xué)界的前沿課題。因為中微子質(zhì)量非常小，測量它的絕對質(zhì)量現(xiàn)在是不可能的，科學(xué)家目前所能進(jìn)行的研究就是測量幾種中微子的質(zhì)量順序。上周末，中國科學(xué)院在廣東啟動了江門中微子實驗的建設(shè)工程，要對這種“幽靈粒子”進(jìn)行質(zhì)量順序的測量。
在廣東省江門市開平市金雞鎮(zhèn)實驗建設(shè)啟動會的現(xiàn)場，近300名中外科學(xué)家出席了啟動會并參觀了1341米的地下斜井的建設(shè)工地。據(jù)了解，江門中微子的實驗站將建在地下700米深處，計劃2020年投入運(yùn)行并開始物理取數(shù)，運(yùn)行至少20年。
2012年，中國科學(xué)家在大亞灣中微子實驗中發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種振蕩模式，這使得科學(xué)家能夠開始準(zhǔn)備下一代物理實驗：測量中微子的質(zhì)量順序。中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳介紹，江門中微子實驗就是要利用反應(yīng)堆中微子振蕩來確定中微子的質(zhì)量順序：“3種中微子互相發(fā)生振蕩會產(chǎn)生六個獨立參數(shù)，江門測量的是中微子質(zhì)量順序這個獨立參數(shù)，就是知道3種中微子哪個重哪個輕，它們的性質(zhì)是怎么樣的。因為中微子質(zhì)量非常小，測量它的絕對質(zhì)量現(xiàn)在是不可能的，現(xiàn)在只是知道第一它有質(zhì)量，第二不同的中微子之間質(zhì)量有差別，同時我們要知道這個差別哪個重哪個輕，看起來是個很小的事情，我們只能是一步一步去了解中微子?！?/p>
雖然測量出中微子的質(zhì)量順序，將推動人類對宇宙學(xué)、天體物理乃至地球物理的進(jìn)一步認(rèn)識，但“幽靈粒子”中微子極其難捕捉，并且目前日本、美國、歐洲、印度等國家和地區(qū)也都正在計劃進(jìn)行中微子質(zhì)量順序的研究，那么江門中微子實驗不同在哪兒呢？王貽芳所長介紹，在實驗方案上，江門中微子實驗首次提出了利用核反應(yīng)堆來進(jìn)行實驗：“在我們之前沒有人提出過用多個核反應(yīng)堆的工廠、用這樣一個大的探測器來測量中微子的質(zhì)量順序。當(dāng)然在這之前有理論家說過反應(yīng)堆出來的中微子能譜，是有質(zhì)量順序信息的，但從來沒有人把它具體化成為一個實驗方案?！?/p>
王貽芳所長還介紹說，這次試驗用來捕捉中微子的探測器也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，這將大大提高捕捉中微子的水平：“探測中微子最基本的方法就是讓中微子和我們的探測器的材料發(fā)生相互作用，發(fā)生作用以后，這個材料就會發(fā)光，我們在液體閃爍體的外面裝了光電探測器，所以它產(chǎn)生了光以后，光子就會到達(dá)這個光電探測器，光電探測器就會把這個光轉(zhuǎn)換為電信號，通過電纜把電信號給輸出來?！?/p>
除了方案和技術(shù)上的高要求，要進(jìn)行中微子質(zhì)量順序測量的研究，實驗最佳位置應(yīng)該是在距離反應(yīng)堆50至55公里的地方，并且與所有反應(yīng)堆距離相等的區(qū)域內(nèi)，而江門這個實驗站址就在距離廣東陽江和臺山的反應(yīng)堆群大約53公里的地方，應(yīng)該說，這是最適合利用核反應(yīng)堆群來進(jìn)行測量中微子質(zhì)量順序的地方。王貽芳所長表示，江門中微子實驗憑借領(lǐng)先的液體閃爍體探測器技術(shù)和反應(yīng)堆中微子物理，提出了原創(chuàng)性的實驗方案，將有望率先測定中微子質(zhì)量順序。
據(jù)了解，此次啟動的江門中微子實驗被高能物理研究所稱為“大亞灣二期實驗”，由于其科學(xué)意義重大、實驗方案獨特，吸引了世界科學(xué)界的強(qiáng)烈關(guān)注，目前組建的國際合作組，已有中國、意大利、法國、德國、俄羅斯等國家和地區(qū)的320多位研究人員參加實驗。未來，科學(xué)家們有望在這里開始測量中微子質(zhì)量的順序，了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化。
除了方案和技術(shù)上的高要求，要進(jìn)行中微子質(zhì)量順序測量的研究，實驗最佳位置應(yīng)該是在距離反應(yīng)堆50至55公里的地方，并且與所有反應(yīng)堆距離相等的區(qū)域內(nèi)，而江門這個實驗站址就在距離廣東陽江和臺山的反應(yīng)堆群大約53公里的地方，應(yīng)該說，這是最適合利用核反應(yīng)堆群來進(jìn)行測量中微子質(zhì)量順序的地方。王貽芳所長表示，江門中微子實驗憑借領(lǐng)先的液體閃爍體探測器技術(shù)和反應(yīng)堆中微子物理，提出了原創(chuàng)性的實驗方案，將有望率先測定中微子質(zhì)量順序。
據(jù)了解，此次啟動的江門中微子實驗被高能物理研究所稱為“大亞灣二期實驗”，由于其科學(xué)意義重大、實驗方案獨特，吸引了世界科學(xué)界的強(qiáng)烈關(guān)注，目前組建的國際合作組，已有中國、意大利、法國、德國、俄羅斯等國家和地區(qū)的320多位研究人員參加實驗。未來，科學(xué)家們有望在這里開始測量中微子質(zhì)量的順序，了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化。
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