江门中微子实验将运行30年中间会升级改造

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科技日报记者 陆成宽 

大亚湾中微子实验的句号，并不是我国中微子研究的终点。新的“接棒者”——江门中微子实验已经进入建设关键阶段。

“江门中微子实验目前已经完成了绝大部分的基础建设，无论是地下实验大厅，还是相关的水电气等设备，都已经完成，并安装到位，现在已经开始了探测器安装。”3月1日，全国人大代表、中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳在接受科技日报记者采访时透露。

中微子是一种不带电、质量极其微小的基本粒子，有人形象地将其比作基本粒子中的“隐士”，它们几乎不与任何物质发生相互作用。为侦测它，人类不得不大费周章。

正在安装的中微子探测器的主体是一个有12层楼高的有机玻璃球，里面装有2万吨液体闪烁体和数万只光电倍增管。“预计明年才能全部安装完成。”王贻芳说。

在中微子探测器中，液体闪烁体是探测中微子的介质，主要用来捕获中微子并发光，光电倍增管用来“捕捉”光，而有机玻璃球则是液体闪烁体的容器，用它把液体闪烁体和球外的高纯水分隔开。

“当大量中微子穿过探测器时，偶尔会在探测器内发生反应，发出极其微弱的闪烁光，这些光会被光电倍增管捕捉到。”王贻芳解释道。

江门中微子实验于2015年开始建设，建于广东江门开平市金鸡镇、赤水镇一带的打石山。建成以后，它将围绕一些重要的科学目标开展实验。王贻芳说，我们将测量中微子的相对质量，也就是第二种和第三种中微子的质量顺序。同时，也将测量中微子振荡的参数，与现在的精度相比，要提高一个量级。

“在宇宙演化过程中，有大量的超新星爆发。这些超新星爆发都会遗留大量的中微子在宇宙当中，我们希望能够发现超新星遗迹中微子，这是以前从未被观测到的。”王贻芳说，也希望能够有幸等到一次超新星爆发，这样我们就能捕捉到上千个超新星中微子。

当前，中微子探测领域的国际竞争可谓相当激烈。日本的“顶级神冈”探测器和美国的“深部地下中微子实验”设施都正在建设中，这两个实验预计将在2027至2030年开始运行，未来全球中微子实验将形成三足鼎立之势。

谈到江门中微子实验的优势，王贻芳充满自信。他说，与日本、美国正在建设的中微子实验相比，江门中微子测量中微子的质量顺序与中微子振荡的另一个未知参数CP相角无关，同时，它将在2023年开始运行，比日本和美国的实验提前4-6年，我国的中微子研究下好了“先手棋”。

未来江门中微子实验是否也会像大亚湾实验一样退役？它的运行期限有多长？

针对这些大众关心的问题，王贻芳透露，江门中微子实验设计寿命是30年，运行过程中，还将会做一次升级改造，使得它除了能够实现刚才说的科学目标之外，还能够测量中微子双β衰变过程。

“通过对这个过程的测量，我们希望把中微子的绝对质量定下来，或者做一个最好的质量限制。在测量中微子的绝对质量的双β衰变方面，江门中微子实验室将是世界最灵敏的一个实验。”王贻芳说，它的建成，会使中国的中微子实验研究走到世界最前列。