近日,位于我国广东省的国家科技重大项目——江门中微子实验(JUNO)迎来了一个重要的里程碑:其液体灌注作业正式拉开序幕。这一举措标志着该实验项目进入了实质性的建设阶段。
据了解,整个液体灌注工作被精心规划为两个阶段。在最初的两个月内,首要任务是将超纯水填充至中心探测器的有机玻璃球内外空间。随后,再花费六个月的时间,将有机玻璃球内部的超纯水替换为液体闪烁体。这一细致而复杂的操作过程,预计将在2025年8月全面完成,届时,江门中微子实验将正式投入运行并开始数据采集。
江门中微子实验的核心在于一个质量高达两万吨的液体闪烁体探测器,也被称为中心探测器。这一庞然大物被安置在地下700米的实验大厅内,位于一个深达44米的水池中央。不锈钢网壳作为探测器的主要支撑结构,支撑着直径35.4米的有机玻璃球、两万吨液体闪烁体以及两万只20英寸的光电倍增管等关键组件。
这些光电倍增管遍布中心探测器的内壁,它们的职责是捕捉中微子被液体闪烁体“捕获”时释放出的闪烁光,并将这些光信号转换为电信号,为科研人员的研究提供宝贵的数据支持。
江门中微子中心探测器的性能在国际上堪称一流。其液体闪烁体的体积相较于当前国际最高水平扩大了20倍,光电子产额更是提升了3倍,能量分辨率更是达到了前所未有的3%。
中心探测器被浸泡在一个圆柱形的水池中,这个水池不仅作为水契伦科夫探测器的载体,还起到了屏蔽的作用。水池的顶部安装了一个面积约为1000平方米的宇宙线径迹探测器,与水契伦科夫探测器协同工作,共同探测宇宙线,从而有效减少其对中微子探测的干扰。
水池中的水还能有效屏蔽来自岩石的天然放射性以及宇宙线在附近岩石中产生的次级粒子,为实验的顺利进行提供了坚实的保障。
江门中微子实验的科学目标十分宏伟:科学家们希望通过这一装置捕捉并探测宇宙中最古老、最原始的基本粒子——中微子。这些被称为“幽灵粒子”的中微子,自宇宙诞生之初就扮演着至关重要的角色。它们在微观物质世界和宏观宇宙中发挥着不可替代的作用。可以说,如果没有中微子,太阳将无法发光,银河系、地球以及人类的存在都将无从谈起。