深埋地下729米！江门这个“神秘实验室”最新进展...

深埋地下729米！江门这个“神秘实验室”最新进展...

政务：江门发布2019-07-10 13:04

本文原标题：《深埋地下729米！江门这个“神秘实验室”最新进展曝光！ta的用途是...》

中微子号称“幽灵粒子”

是目前科学上最神秘的粒子之一

而位于江门开平金鸡镇的

江门中微子实验地下实验室

就是为我们揭开ta神秘面纱的

有效的工具！

近日

江门中微子实验地下实验大厅

主体工程建设进入了拱顶施工的

关键阶段

整个实验预计可在2021年投入运行

江门中微子实验

据了解，江门中微子实验是继大亚湾反应堆中微子实验之后，由我国主持的第二个大型中微子实验。该实验于2012年由中科院高能所发起，目前已吸引来自17个不同的国家和地区、77个高校与科研院所、600多位科研人员参与。

据中科院高能物理研究所研究员、开平中微子研究中心主任李小男介绍，江门中微子实验目标设计、研制并运行国际领先的中微子实验站，以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数，并进行其他多项科学前沿研究。

大气中微子和加速器中微子实验都可以测量q23并确定它对 p/4的偏离。1985年日本神冈实验及美国imb实验在探测宇宙射线与大气中粒子相互作用时产生的大气中微子时，发现μ中微子与电子中微子的比例要比理论预言的小，这便是所谓的“大气中微子反常”现象。加速器实验用 m 中微子束流,探测电子中微子的出现几率,灵敏度依赖于 cp 破坏相角。

△中国水电六局工程人员在700米深的江门中微子实验地下实验室进行中导洞施工（6月23日摄）。新华社记者刘大伟摄

在实验项目建设现场，记者看见位于地面的装配大厅等建筑已建好，通往地下实验主体1341米长的斜井和一口616米长的竖井也已全部打通，目前正在紧锣密鼓地开展地下实验大厅的建设。

李小男说：“目前地下实验大厅建设进入了拱顶施工的关键阶段，要在700多米深的地下建造跨度50米、高70米的实验厅及附属洞室，从目前世界范围来看都是史无前例的尝试，工程难度可想而知。尤其是大厅拱顶的跨度让施工难度大幅度提升，对施工提出了更高的要求。”

江门中微子实验运行后

能够解答一系列重大科学问题

如中微子的质量顺序、超新星爆发机制等，不仅能对理解微观的粒子物理规律作出重大贡献，也将对宇宙学、天体物理乃至地球物理作出重大贡献。

为什么选在江门金鸡镇打石山

实验有没有污染?

Part1

研究什么？

给中微子这个“隐形人”的质量排序

有一类很受物理学家喜欢的理论,叫“跷跷板机制”,它假定中微子是马约拉纳粒子,同时存在尚未被发现的、质量远大于电弱能标的重中微子,这样中微子的微小质量可以得到很自然的解释。其他贡献包括：费米-杨模型（1949年），与李政道合作的二分量中微子理论（1957年），与李政道和r.奥赫梅合作的关于c（电荷共轭变换）和t（时间反演变换）不守恒的分析（1957年），与李政道合作的高能中微子实验分析（1959年）和关于w粒子的研究（1960年～1962年）。费米-杨模型（1949），与李政道合作的二分量中微子理论（1957），与李政道和r.奥赫梅合作的关于c（电荷共轭变换）和t（时间反演变换）不守恒的分析（1957），与李政道合作的高能中微子实验分析（1959）和关于w粒子的研究（1960～1962）。

科学就是要探寻未知。当有科学家在上个世纪30年代预言存在中微子这个宇宙“隐身人”之后，全世界的科学家就开始为它“竞折腰”了。1956年，美国莱因斯和柯万在实验中首次直接观测到中微子；1962年，莱德曼、施瓦茨和斯坦博格用加速器发现第二种中微子；1998年，日本超级神冈实验以确凿证据发现中微子振荡现象；2013年11月科学家首次捕捉到银河系外的超高能中微子……

△江门中微子实验三维布置图

我国对中微子的研究，随着大亚湾中微子实验项目在2011年建成投入运行，在国际上占据了越来越重要的地位。2012年，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。该发现对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，被美国《科学》杂志评为当年的十大科技突破。

“正是由于大亚湾中微子实验取得了良好成绩，并在人才队伍建设、经验技术储备打下了良好基础，才得以支撑起了江门中微子实验。”李小男说，中微子研究虽然已取得了不少重大突破，但仍然存在众多未解之谜。其中，江门中微子实验就是奔着解决国际中微子研究中下一个热点和重大问题而去，即测量中微子质量顺序，通俗点讲就是给中微子的质量排序。

据了解，江门中微子实验可以精确测量中微子6个振荡参数中的3个，并达到好于1%的国际最好水平，同时还将进行超新星中微子、地球中微子、太阳中微子、大气中微子、惰性中微子等多项国际领先的交叉前沿研究。

“江门中微子实验将使我国成为世界中微子研究中心之一。”王贻芳说。

Part2

怎么实施？

建造直径逾35米的中心探测器

地下实验室，尤其是极深地下实验室，是粒子物理学、天体物理学及宇宙学等领域的暗物质探测实验、中微子实验等一些重大基础性前沿课题的重要研究场所，是岩体力学、地球结构演化、生态学等学科开展相关实验研究的重要环境，也是低放射性材料、环境核辐射污染检测的良好环境。候车大厅东西长336米2002中微子振荡，跨度24米，建筑面积19243平方米，设有省际、省内和区内旅客候车区。如果中微子可以振荡，那么太阳中微子在到达地球时便会成为三种类型中微子的混合，而戴维斯的实验仅仅对探测其中的电子中微子敏感，这也就解释了为什么他的实验只探测到理论预言数目的三分之一。

而整个实验的核心，是在比两个篮球场还长的地下实验大厅里，建造一个直径逾35米的球形探测器，即中心探测器，并要把中心探测器浸泡在一个直径约43米的圆柱形水池中。中心探测器内部要灌装2万吨液体闪烁体，并安装18000只20英寸的光电倍增管等。

△直径逾35米的中心探测器效果图

当这些主要设备都安装之后，实验就可以开始了。因为山体、水池等屏蔽体已经把干扰实验的绝大多数宇宙射线等因素排除出去，当有用的中微子通过水池进入中心探测器时，就会与2万吨液体闪烁体中的氢原子核发生撞击，碰撞产生的光被周围的光电倍增管探测、放大，并通过转换器变成数字信号送入计算机，就可供科学家们分析研究了。

李小男说，江门中微子实验要投入运行，除了要克服基建难关之外，中心探测器、20英寸的光电倍增管等实验设备的研制、安装也非常有挑战性。比如，之前其它实验用的20英寸光电倍增管，全世界只有日本的一家公司能生产。

△开平中微子研究中心主任李小男接受专访

为了使江门中微子实验不受制于人，在实验开始前，王贻芳就启动了大光电倍增管的预研，带领高能所和合作单位的团队，通过4年的攻关，终于在2015年底研制出关键技术指标达到国际先进水平的样管，拥有完全自主知识产权，并进入工程化和批量生产准备阶段，为江门中微子实验开展创造了良好条件。

Part3

有什么影响？

不排放任何有害废物、废水和废气

这么重要的实验2002中微子振荡，为何会选择在了金鸡镇打石山呢？

“真是天时地利人和，非常巧。”李小男说，根据物理灵敏度分析，这个实验站要建在距离反应堆50—55公里范围内，跟几个反应堆距离要严格相等，且核反应堆越强越好，而且实验要埋深超过700米，因此最好是山里，山越高越好，而且必须是石头山，才能屏蔽宇宙射线。

△江门中微子实验站地理位置

根据这些苛刻的条件，中科院高能物理研究所在广西、广东多地选址，最终发现金鸡镇这个地方最合适。“我们根据物理要求划了个2公里长、200米宽的区域，距离阳江和台山反应堆距离相等，约53公里，打石山正好落在里面，而且还是周边唯一一座石头山，十分巧合。”李小男说，有大亚湾实验取得成功的“天时”，有金鸡镇这么合适的“地利”，还有广东省、江门市、开平市等各级党委政府及当地群众大力支持的“人和”，项目选择到金鸡镇是非常正确的选择。

另外，工会人员还协助参与协调学生与学校产生的纠纷15余起，极大地缓解了家校矛盾，使家校关系更加和谐了。透过走村入户、与群众座谈等方式，进一步摸清和掌握群众生产生活中存在的困难和问题，查找制约当地经济社会发展的主要因素，出主意，想办法，用心协调州局和其他方面的资源，力所能及帮忙群众解决好生产生活中遇到的困难和问题。四是用心帮忙解决解体企业内外纠纷，多次协调解决了北兴公司资产纠纷、档案遗留问题、职工提前退休中的相关问题等，保证了清算工作中的稳定。

实验会不会造成污染呢？

李小男说，中微子实验项目研究设备及实验站本身没有任何环境危害，实验中不使用任何放射性物品和有害物。大量使用的只是一种叫烷基苯的液体，这种液体是人们日常生活中使用的洗衣粉（液）的原料，无毒、无味，对人体没有任何危害性，而且这些液体也密封在不锈钢罐中，普通人平时根本接触不到。另外实验也不排放任何有害废物、废水和废气，不会污染地下水，只有岩石中渗出的地下水需要排出地面，地面建筑只有生活污水需要统一处理。

对于建成后的市防震减灾科普基地，首先会向市民开放，并且将与市教育局协调沟通，力争全市的小、中、高学生分批次、定期来到市防震减灾科普基地进行参观和体验。3、充分发挥实验室、微机室科普基地等学生科技活动基地的作用，为学生深层的科技活动提供足够的实验场所。2001年起，按照《惠东港口海龟国家级自然保护区建设可行性报告》及有关规划，为建设成为广东海洋与水产“样板式”自然保护区，投入700多万“高起点、高标准”建成水生救护中心、标本馆、多功能展示厅、专家楼、办公室等保护管理设施，完善建设了相关交通、通讯、供电网络，积极开展青少年环保科普教育工作，短短二年内先后给授予“惠州市环保科普教育基地”、“广东省青少年科普教育基地”及“中国少年儿童手拉手地球村海龟湾活动营地”，成为广东乃至全国海洋环保科普教育的重要基地。