大國重器傳來好消息！江門中微子實驗大科學裝置正式運行

2025-08-26 10:56 人民日報客戶端責任編輯：吳靜

8月26日，江門中微子實驗（JUNO）已成功完成2萬噸液體閃爍體灌注，并正式運行取數。經過十余年的準備和建設，JUNO成為國際上首個建成的下一代大型中微子實驗裝置。JUNO在試運行期間首批獲取的數據顯示，其探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期，這使JUNO能夠著手解決粒子物理學領域未來十年內的一個重大問題：中微子質量排序——即第三種中微子（ν?）是否比第二種（ν?）更重。

JUNO探測器位于廣東省江門市附近的地下700米處，可以探測53公里外臺山和陽江核電站產生的中微子，并以前所未有的精度測量它們的能譜。與國際同類實驗相比，JUNO對質量順序的測定不受地球物質效應和其它未知中微子振蕩參數的影響，并將顯著提高6個中微子振蕩參數中的三個參數的精度。JUNO實驗使我們能夠對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究，并將開啟探索未知物理的新窗口，包括對不活躍中微子和質子衰變的搜尋。

江門中微子實驗由中國科學院高能物理研究所于2008年提出構想，2013年得到中國科學院戰略性先導科技專項（A類）支持，并在同年得到廣東省人民政府的支持，2015年啟動隧道和地下實驗室建設。2021年12月完成實驗室建設并開始了探測器在地下實驗室的安裝建設，2024年12月探測器主體建設完成并開始灌注超純水與液體閃爍體。在灌裝過程中，項目團隊首先在45天內完成超過6萬噸超純水的灌注，將內外有機玻璃球的液位差控制到厘米量級，流量偏差不超過0.5%，有力保障了探測器主體結構的安全穩定。隨后歷經半年的精細操作，將2萬噸液體閃爍體精準注入直徑35.4米的有機玻璃球內，并同步完成原有純水的置換。尤為關鍵的是，超純水與液體閃爍體的超高潔凈度、透明度和極低放射性本底等特殊要求全部得到滿足。與此同時，項目團隊完成了探測器的調試優化，確保了探測器在灌注完成后立刻進入正式運行取數階段。

江門中微子實驗的核心探測器為有效質量達2萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），安置于地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網殼作為主支撐結構，承載了包括35.4米直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、兩萬五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關鍵部件。遍布探測器內壁的光電倍增管協同工作，探測中微子與液閃相互作用產生的閃爍光，并將其轉換為電信號輸出。

江門中微子實驗是中國科學院高能物理研究所主導的重大國際合作項目，成員涵蓋來自17個國家和地區、74個科研機構的近700名研究人員。江門中微子實驗的設計使用壽命為30年，后期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗。這樣的升級將探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題，并深刻影響我們對宇宙的理解。

江門中微子合作組發言人王貽芳表示：“完成江門中微子探測器灌注并開始運行取數，是一個突破性的進展。這是國際上首次運行這樣一個超大規模和超高精度的中微子專用大科學裝置，將使我們能夠回答關于物質和宇宙本質的基本問題。”

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