世界最大！大灣區(qū)這個(gè)探尋宇宙之初的玻璃球，全部建成！

作者 李傳福 史湘綺

2024年10月11日，在廣東江門(mén)，一項(xiàng)世界級(jí)的科學(xué)工程——江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO），已經(jīng)進(jìn)入了建設(shè)的收官階段。這個(gè)位于地下700米深處的實(shí)驗(yàn)裝置，以其核心探測(cè)器——世界最大的單體有機(jī)玻璃球，吸引了全球的目光。這個(gè)巨大的“玻璃球”不僅是工程技術(shù)的杰作，更是人類(lèi)探尋宇宙奧秘的希望之光。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的核心科學(xué)目標(biāo)是測(cè)量中微子質(zhì)量順序，這是粒子物理學(xué)中一個(gè)關(guān)鍵的未解之謎。中微子是宇宙中最基本的粒子之一，它們幾乎不與任何物質(zhì)相互作用，因此也被稱(chēng)為“幽靈粒子”。盡管如此，中微子在宇宙的演化、恒星的形成以及超新星爆發(fā)等過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色。通過(guò)精確測(cè)量中微子的質(zhì)量順序，科學(xué)家們希望能夠解開(kāi)宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)不對(duì)稱(chēng)性的秘密，這對(duì)于我們理解宇宙的起源和結(jié)構(gòu)具有重大意義。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的探測(cè)器由一個(gè)直徑41米的不銹鋼網(wǎng)殼、一個(gè)直徑35.4米的有機(jī)玻璃球、2萬(wàn)噸液體閃爍體和45000只光電倍增管等關(guān)鍵部件組成。這個(gè)巨大的有機(jī)玻璃球內(nèi)徑35.4米，由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成，凈重約600噸，是目前世界上最大的單體有機(jī)玻璃球。它的建成標(biāo)志著江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)在技術(shù)上取得了重大突破，也展示了中國(guó)在高能物理領(lǐng)域的研發(fā)和創(chuàng)新能力。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的建設(shè)過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題，包括成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際最高光子探測(cè)效率的光電倍增管，打破了該領(lǐng)域的國(guó)際壟斷，并獲得了歐盟、美國(guó)、日本等的專(zhuān)利授權(quán)。此外，還研制出了高強(qiáng)度、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統(tǒng)，研發(fā)了高潔凈度、高密封、高效率的液體閃爍體純化系統(tǒng)，以及采用水下電子學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以民用器件實(shí)現(xiàn)了航天級(jí)別的可靠性。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的國(guó)際合作也達(dá)到了新的高度。自2014年7月成立國(guó)際合作組以來(lái)，目前已發(fā)展為17個(gè)國(guó)家和地區(qū)的74個(gè)研究機(jī)構(gòu)的750位科研人員構(gòu)成的大型國(guó)際合作組。這種國(guó)際合作模式不僅促進(jìn)了科研資源的共享，也為全球科學(xué)家提供了一個(gè)共同探索宇宙奧秘的平臺(tái)。

隨著江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的建成和運(yùn)行，預(yù)計(jì)在2025年8月，這個(gè)大科學(xué)裝置將正式開(kāi)始取數(shù)，預(yù)計(jì)運(yùn)行約30年。它的成功運(yùn)行將使中國(guó)在中微子研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固，并與日本的頂級(jí)神岡中微子實(shí)驗(yàn)和美國(guó)的深部地下中微子實(shí)驗(yàn)形成鼎足之勢(shì)，共同推動(dòng)全球中微子研究的深入發(fā)展。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)不僅是中國(guó)科技實(shí)力的展示，更是人類(lèi)對(duì)宇宙起源和基本物理規(guī)律探索的一次偉大嘗試。隨著這個(gè)巨大“玻璃球”的建成，我們有理由相信，在未來(lái)的科學(xué)探索中，它將為我們揭開(kāi)更多宇宙的奧秘。