地下700米诞生全球第一，江门中微子实验大科学装置正式运行

微信公众号“中国科学院高能物理研究所”8月26日消息，在广东省江门市，江门中微子实验（JUNO）成功完成2万吨液体闪烁体（一种高纯度的特殊探测液体）灌注，并正式运行取数。经过十余年的准备和建设，江门中微子实验成为国际上首个运行的超大规模和超高精度中微子专用大科学装置。试运行期间首批获取的数据显示，其探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期。

中国科学院院士王贻芳表示，“完成江门中微子探测器灌注并开始运行取数，是一个突破性的进展。这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置，将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题。”

位于水池内（尚未灌水）的中心探测器（外部图）

中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，具有极强的穿透力、难以探测，因此又被称为“幽灵粒子”。在现场，监控显示屏圆球形的界面上时不时出现红色印记，这就是“幽灵粒子”的踪迹。科学家估计，该装置一天可探测约60个这样的“幽灵粒子”。

JUNO探测到的一个反应堆中微子事例

人类已知的中微子包括电子型、缪子型和陶子型三种。确定这三种中微子的质量排序，是未来十年粒子物理学领域最受关注的重大问题之一。江门中微子实验的主要科学目标，是测量第三种中微子（ν₃）与第二种中微子（ν₂）的质量关系，即判断ν₃是否比ν₂更重。

江门中微子实验探测器位于广东省江门市附近的地下700米处，可以探测53公里外台山和阳江核电站产生的中微子，并以前所未有的精度测量它们的能谱。王贻芳介绍，与国际同类实验相比，江门中微子实验对质量顺序的测定不受地球物质效应和其他未知中微子振荡参数的影响，并将显著提高6个中微子振荡参数中的3个参数的精度。

探测器核心为有效质量2万吨的液体闪烁体探测器（中心探测器），安置在地下实验大厅44米深的水池中央。直径41.1米的不锈钢网壳作为主支撑结构，承载了包括35.4米直径的有机玻璃球、2万吨液体闪烁体、2万只20英寸光电倍增管、2.5万只3英寸光电倍增管以及前端电子学、电缆、防磁线圈和隔光板等众多关键部件。

中心探测器内部的有机玻璃球及光电倍增管

这样大型的装置，仅建设就耗时10余年。江门中微子实验由中国科学院高能物理研究所于2008年提出构想，2013年得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）支持，并在同年得到广东省人民政府的支持。2015年工程启动隧道和地下实验室建设；2021年12月完成实验室建设并开始探测器在地下实验室的安装建设；2024年12月探测器主体建设完成并开始灌注超纯水与液体闪烁体。

总工程师马骁妍表示，“建设JUNO是一段充满非凡挑战的旅程。这不仅需要新的想法和技术，还需要多年的精心规划、测试和坚持。满足材料纯度、稳定性和安全性等严格要求，需要数百名工程师和技术人员的奉献。他们的团队协作和忠诚使这个大胆的设计变成了一个功能齐全的探测器，如今它已经准备好为中微子世界打开一扇新的窗口。”

在灌装过程中，项目团队首先在45天内完成超过6万吨超纯水的灌注，将内外有机玻璃球的液位差控制到厘米量级，流量偏差不超过0.5%，有力保障了探测器主体结构的安全稳定。随后历经半年的精细操作，将2万吨液体闪烁体精准注入直径35.4米的有机玻璃球内，并同步完成原有纯水的置换。

水池上方的顶部径迹探测器

江门中微子实验是中国科学院高能物理研究所主导的重大国际合作项目，成员涵盖来自17个国家和地区、74个科研机构的近700名研究人员。实验不仅可对来自太阳、超新星、大气层及地球的中微子开展前沿研究，还可进行不活跃中微子和质子衰变的探索。

意大利米兰大学及国家核物理研究所（米兰）的教授乔阿基诺·拉努奇（Gioacchino Ranucci）表示，“我们今天宣布的这一重要成就，也是得益于许多来自中国以外的研究团队的富有成效的国际合作，将此前液体闪烁体探测设施的专业知识带入JUNO，共同推动了该技术达到极限边界，为实验宏伟的物理目标开辟了道路。”

江门中微子实验的设计使用寿命为30年，后期可升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验，用于探测中微子绝对质量，检验中微子是否为马约拉纳粒子，并解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题。

（观察者网综合央视新闻客户端、微信公众号“中国科学院高能物理研究所”等）