揭秘 “深藏”地下的实验室江门中微子实验装置
作者 武建华
发表于 2023年11月
 安装中的液闪蒸汽剥离纯化装置

深藏在地下700米的江门中微子实验探测器,是中国为研究中微子而建设的大科学装置。这个神秘的探测器长什么样?它为什么要建在地下那么深的地方?又是如何探测中微子的呢?

浸泡在水池中的探测器

江门中微子探测器位于广东省江门市开平市金鸡镇打石山。为了屏蔽宇宙线,它被安装在地下700米处,实验厅跨度约50米,是目前中国跨度和土石方量最大的地下实验硐(dòng,山洞)室。

江门中微子探测器是一个有效质量为2万吨的液体闪烁体探测器,比目前国际上最大的液体闪烁体探测器大20倍;设计能量精度为3%,比国际上能量精度最佳的探测器提高了1倍。

江门中微子探测器的“十八般武艺”

测量中微子质量顺序。中微子质量顺序决定了中微子的味结构,直接影响中微子与其他物质的相互作用,并在宇宙演化、太阳及超新星中微子的产生与传播中有重要影响。

对中微子混合参数进行精确测量。其精度将比目前实验的精度提高10倍以上。

探测超新星爆发时射出的中微子。超新星爆发时,大约99%的能量在10~30秒内以中微子的形式被发射出来,并产生大量不同能量、不同味道的中微子。对于典型的超新星爆发,江门中微子探测器一次可以探测到5000~8000个中微子。

有望首次判定地球物理模型。地球内部的铀、钍(tǔ)放射性元素产生的地热是驱动地球演化的主要因素之一。它们衰变产生的中微子被称为地球中微子。不同的地球演化模型预言了不同的铀、钍含量,江门中微子探测器能够更准确地探测地球中微子,有望首次判定地球物理模型(用来研究和解释地球形势、天气和海洋形势等地球特性的科学理论和方法)。

本文刊登于《知识就是力量》2023年11期
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