江门中微子实验正式运行—— 探寻地下700米的粒子世界

2025-08-27 13:36:13 来源：科技日报

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8月26日，江门中微子实验（JUNO）成功完成2万吨液体闪烁体灌注，并正式运行取数。

“完成JUNO探测器灌注并开始运行取数，是一个历史性的里程碑。这是国际上首次运行的超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置，将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。”JUNO合作组发言人、中国科学院院士王贻芳说。

中微子是构成物质世界的基本粒子之一，也是宇宙中最古老、数量最多的粒子，从宇宙大爆炸起就弥散在宇宙中，无处不在却又“神出鬼没”，几乎不与任何物质发生反应，不仅看不到，就连探测也十分不易。

JUNO探测器位于广东省江门市附近的地下700米处，可以探测53公里外台山和阳江核电站产生的中微子，并以前所未有的精度测量它们的能谱。

JUNO在试运行期间首批获取的数据显示，其探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期，这使它能够着手解决粒子物理学领域未来10年内的一个重大问题：中微子质量排序——即第三种中微子是否比第二种中微子更重。

与国际同类实验相比，JUNO对质量顺序的测定不受地球物质效应和其他未知中微子振荡参数的影响，并将显著提高6个中微子振荡参数中的3个参数的精度。JUNO实验帮助我们对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究，并将开启探索未知物理的新窗口，包括对不活跃中微子和质子衰变的搜寻。

JUNO探测器核心是一个装载2万吨液体闪烁体的有机玻璃球，安置于地下实验大厅44米深的水池中央。其外壁镶嵌着数万只光电倍增管，一旦有中微子与之发生反应，就会发出微弱的光信号。将这些信号放大、记录、分析，就能“捕捉”到中微子。

“建设JUNO是一段充满非凡挑战的旅程。不仅需要新的想法和技术，还要有多年的精心规划、测试和坚持，并且满足材料纯度、稳定性和安全性等严格要求，需要数百名工程师和技术人员的奉献。”JUNO总工程师马骁妍表示，团队的协作使这个大胆的设计“变”成了一个功能齐全的探测器。如今，它已准备好为中微子世界打开一扇新的窗口。

作为中国科学院高能物理研究所主导的重大国际合作项目，JUNO成员涵盖17个国家和地区、74个科研机构的约700名研究人员。JUNO副发言人、意大利米兰大学及国家核物理研究所（米兰）教授乔阿基诺·拉努奇表示，这一重要成就也得益于来自中国以外的研究团队富有成效的国际合作，将此前液体闪烁体探测设施的专业知识带入JUNO，共同推动该技术达到极限边界，为实现宏伟的物理目标开辟了道路。

按计划，JUNO的设计使用寿命可达30年，后期可升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验，将探测中微子绝对质量，检验中微子是否为马约拉纳粒子，从而解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题。