廣東江門中微子研究有望發(fā)現(xiàn)新物理(2)

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2024-12-04 09:12:45 今日頭條

要抓住它，就要用到中微子探測(cè)設(shè)備。這種設(shè)備通常是個(gè)大容器，里面裝滿透明度極高的熒光液體，周邊圍了一圈光電倍增管。在穿越探測(cè)設(shè)備的無數(shù)中微子里，假如有個(gè)幸運(yùn)兒撞進(jìn)了熒光液體中的某個(gè)原子核，并和質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)，那么這個(gè)質(zhì)子就會(huì)變成中子，并釋放一個(gè)正電子。正電子隨即和附近的電子湮滅，化為一對(duì)γ光子，然后激發(fā)熒光液體發(fā)出一次可見光的閃爍，這種閃爍被設(shè)置在周圍的光電倍增管監(jiān)測(cè)到，科學(xué)家就能“看到”中微子了。這種熒光液體叫作“液體閃爍體”，簡(jiǎn)稱“液閃”。

江門中微子研究有望發(fā)現(xiàn)新物理

中微子會(huì)一邊飛行，一邊變身為其他類型的中微子，然后還能變回來，這種現(xiàn)象被科學(xué)家稱作“中微子振蕩”。這個(gè)過程中，中微子被發(fā)現(xiàn)有3種質(zhì)量本征態(tài)：1態(tài)、2態(tài)、3態(tài)。目前，科學(xué)家對(duì)中微子質(zhì)量起源的機(jī)制還不夠了解，只能把這些參數(shù)當(dāng)成獨(dú)立變量，從實(shí)驗(yàn)中測(cè)量它們。2012年3月，我國(guó)的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)從7個(gè)國(guó)家的8個(gè)小組中脫穎而出，率先給出了1態(tài)、3態(tài)之間的混合參數(shù)。

作為下一代中微子研究項(xiàng)目，江門中微子實(shí)驗(yàn)站是目前全世界最大的液閃中微子探測(cè)器。它深埋在地下700米，上方還有270米高的花崗巖山體充當(dāng)屏蔽層，能很好地減少宇宙線的干擾。探測(cè)器的核心設(shè)施是一個(gè)直徑35.4米的有機(jī)玻璃球，內(nèi)部裝有2萬噸直鏈烷基苯液體閃爍體，并被45000根光電倍增管包圍著。這個(gè)主探測(cè)器由直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼支撐，完全浸沒在一個(gè)44米深的水池中，水池承擔(dān)著屏蔽宇宙線與測(cè)量宇宙線徑跡以排除干擾的功能。

江門實(shí)驗(yàn)站的首要科學(xué)目標(biāo)是對(duì)3種中微子做質(zhì)量測(cè)序，質(zhì)量差異導(dǎo)致的能級(jí)分化在距粒子源50-55公里處才比較顯著，因此，江門實(shí)驗(yàn)站選址在距離陽江與臺(tái)山兩座核電站各53公里的位置。其所用的液閃非常干凈，具有很高的光輸出、極好的透明度和極低的放射性本底，光傳輸衰減長(zhǎng)度大于20米，這是目前世界最高水平。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的科學(xué)家發(fā)明了全新構(gòu)型和電子放大方式的新型光電倍增管，收集效率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

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