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地下700米捕捉“幽靈粒子”!中國江門實驗開啟宇宙奧秘探索新征程

   時間:2025-11-20 15:43:52 來源:快訊編輯:快訊 IP:北京 發表評論無障礙通道
 

在廣東江門地下700米深處,一項世界矚目的科學工程正在揭開宇宙最神秘的面紗。這里坐落著全球規模最大的中微子探測裝置——江門中微子實驗(JUNO),其核心探測器由直徑35.4米的有機玻璃球構成,內部盛裝2萬噸液體閃爍體,外圍環繞著4.5萬只高精度光電倍增管。這座"地下巨眼"被安置在距離核電站53公里的絕佳位置,周圍環繞著超純水形成的輻射屏障,為捕捉宇宙中最難以捉摸的粒子創造了理想環境。

這個耗時十余年建設的科學重器,在正式運行僅59天后就交出驚艷成績單。實驗數據顯示,探測器每天從8000萬個背景信號中精準識別出約40個中微子事件,在8月26日至11月2日的觀測期內,累計捕獲2300多個反應堆中微子有效數據。基于這些數據,科研團隊成功將中微子振蕩關鍵參數的測量精度提升至國際最高水平的1.5至1.8倍,為確定中微子質量順序這一物理學重大課題邁出關鍵一步。

中微子之所以被稱為"幽靈粒子",源于其近乎詭異的物理特性。這些質量極小的粒子能以接近光速的速度穿行宇宙,每秒鐘有數以億計的中微子穿過人體手掌,卻幾乎不與任何物質發生相互作用。中國科學院院士王貽芳解釋:"這種特性使中微子成為攜帶宇宙誕生信息的完美信使,它們就像記錄著宇宙早期歷史的活化石。"實驗裝置選址地下700米,正是為了屏蔽宇宙射線的干擾,讓這些"幽靈"顯形。

探測器的設計充滿創新智慧。巨型有機玻璃球采用特殊工藝制造,其體積是國際同類裝置的20倍;4.5萬只光電倍增管如同4.5萬只"數字眼睛",能捕捉到單個光子的閃爍;超純水水池不僅屏蔽輻射,還能通過反射增強信號檢測。實驗副發言人曹俊介紹:"整個系統就像一臺精密的量子相機,能在海量噪聲中提取最微弱的中微子信號。"

這項基礎研究蘊含著改變人類認知的潛力。科學家發現,中微子存在的微小質量對宇宙演化至關重要——正是這些幾乎不可察覺的質量,使得宇宙大爆炸后的密度漲落得以保留,最終凝聚成星系、恒星乃至生命。王貽芳用生動的比喻說明:"如果中微子完全沒有質量,我們今天看到的宇宙將是一片均勻的虛無,不會有任何結構存在。"

實驗裝置的獨特優勢正在解決物理學界的重大謎題。此前通過太陽中微子和反應堆中微子測得的振蕩參數存在細微差異,如同同一品牌冰淇淋出現不同口味。江門中微子實驗憑借其同時探測兩種中微子的能力,有望揭開這個困擾學界多年的"冰淇淋謎題",驗證是否存在超越標準模型的新物理規律。

這個國際合作項目匯聚了來自17個國家75個科研機構的700余名研究人員。法國國家科學研究中心教授Marcos Dracos評價:"這個里程碑式的成就,體現了全球科學家的集體智慧與創造力。"實驗裝置設計壽命達30年,未來可通過升級改造開展無中微子雙貝塔衰變實驗,直接探測中微子的絕對質量,并驗證其是否為自身的反粒子。

在地下700米的寂靜空間里,中國科學家正用前所未有的精度聆聽宇宙的微弱心跳。這場持續半個多世紀的科學探索,不僅在改寫人類對物質基本結構的認知,更在為未來可能出現的科技革命埋下伏筆。正如曹俊所言:"基礎研究的價值往往超出想象,就像電的發現最終改變了整個人類文明。"

 
 
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