江門中微子實驗液體灌注正式啟動在地下700公尺捕捉幽靈粒子
今日,位於廣東的國家重大科技基礎設施江門中微子實驗(JUNO)液體灌注正式啟動。據介紹,液體灌注工作將分兩步驟走,前2個月將超純水灌滿中心探測器有機玻璃球內外空間,再用6個月將有機玻璃球內部的超純水置換為液體閃爍體。
預計2025年8月完成全部灌注任務,開始正式運作取數。
江門中微子實驗的核心探測器設備為一個有效質量約兩萬噸的液體閃爍體探測器(中心探測器)。
其位於地下700公尺實驗大廳內44公尺深的水池中央,直徑41.1公尺的不鏽鋼網殼是偵測器的主支撐結構,承載35.4公尺直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬隻20英吋光電倍增管等諸多偵測器零件。
佈滿中心探測器內壁的光電倍增管用於探測中微子被液體閃爍體「捕獲」時產生的閃爍光,將光訊號轉換為電訊號輸出,供科研人員進行研究工作。
相較於目前國際上的最佳水平,江門中微子中心探測器的液體閃爍體體積增大了20倍,光電子產額增大了3倍,能量分辨率達到前所未有的3%。
中心探測器浸泡在圓柱形的水池中,水池兼做水契倫科夫探測器和屏蔽。
水池頂部約1000平方公尺的宇宙線徑跡探測器。水契倫科夫探測器和宇宙線徑跡探測器聯合探測宇宙線,從而可將其對中微子探測的影響去除。
水池中的水還可屏蔽岩石的天然放射性及宇宙線在附近岩石中產生的大量次級粒子。
科學家將利用這個裝置捕捉探測宇宙中最古老、最原始的一種基本粒子——中微子,也被稱為「幽靈粒子」。
中微子從宇宙產生的那一刻起就扮演著重要角色,在最微觀的物質世界和最宏觀的宇宙中起著重要作用,如果沒有中微子,太陽不會發光,也不會有銀河系、地球,以及人類。