在广东江门开平,一处看似普通的山坳下,700米深的地底隐藏着一项堪称“颠覆世界观”的超级工程——江门中微子实验(JUNO)探测器,这个装置已经悄然启动,成为全球科学界关注的焦点。
这个“超级大国重器”,并非为了满足猎奇,而是真刀真枪地挑战着现代物理学最棘手的谜题:中微子的质量排序,以及宇宙正反物质的终极秘密。
世界最大“捉鬼”装置,科学家为什么拼了命?
中微子,物理学界昵称“幽灵粒子”,每天有3亿亿个从你身体穿过,却几乎无法捕捉。它们几乎不与任何物质发生作用,能穿越地球而不留痕迹。正因如此,关于它们的质量排序和物理性质,几十年来一直困扰全球科学家。
8月26日,JUNO探测器正式进入数据采集阶段。这个直径35.4米、用2万吨液体闪烁体填充的巨型球体,被4.5万只光电倍增管包围,能将极为微弱的中微子信号放大。数据上,这一规模比美国同类实验大1667倍,毫无疑问是全球最大、最精密的中微子实验装置。
或许有人会问,为何一定要选址在地下700米?其实,这里能最大限度过滤宇宙射线干扰,让“幽灵粒子”现身。正如有科学家打趣:“这就像从百万颗黄豆里挑出一颗绿豆。”只有如此极端的条件,才有机会解锁宇宙的终极密码。
挑战质疑:投入巨大,到底值不值?
JUNO的建成和运行,背后是中国科学家十余年如一日的坚守。项目自2013年立项,经历国内外多轮论证,不断面对“高投入、回报不确定”的质疑。毕竟,项目投入的人力、物力和资金,远超国际同类实验,而且科学探索本就没有“稳赚不赔”的保证。
从另一个角度看,项目负责人王贻芳和他的团队选择了最难走的路。王贻芳曾是享誉国际的高能物理学家,出身欧洲核子研究中心、MIT、斯坦福,2001年毅然回国投身中微子研究。
有人会质疑,这样的项目会不会只是“烧钱”?但2012年,他主导的大亚湾实验率先测出中微子的第三种振荡模式,混合角θ13的突破被《科学》杂志列为年度十大进展,也拿下了2016年基础物理学突破奖。这一系列成果,已让世界见识到中国方案的硬实力。
宇宙谜团:中微子为何如此重要?
中微子探测并不是“科学家的自嗨”。每当外界质疑研究价值时,王贻芳都强调,中微子的质量和性质,事关宇宙早期结构的形成,甚至和银河、太阳系的诞生有关。如果中微子质量为零,宇宙不会有我们今天看到的复杂结构。
再进一步,宇宙大爆炸后,正反物质本该对等,但现实却是正物质占了上风——反物质去哪了?主流观点认为,正反中微子的性质差异(CP破坏)或许正是谜底。而JUNO的精度,正是为此而生。
或许有人会说,这种基础物理研究远离民生,何必花费如此巨大?但回望粒子物理史,诺贝尔奖多次授予中微子领域的突破,正是因为这些基础研究往往带来意想不到的颠覆性应用。
科学家如何自证价值?
JUNO并非一路坦途。建设过程中,施工队曾因隧道太难挖而想放弃,项目还面临日本光电倍增管的技术壁垒。王贻芳团队历时11年,自主攻关,最终打破垄断,将设备成本降至进口四分之一,技术实现自主可控。
或许有人担心,项目周期太长、风险太高,科学家一生或许都等不到成果。但在王贻芳看来,实验物理的魅力恰恰在此。
用十年设计、十年建设、再十年等待,换来整个世界科学版图的重新绘制。江门中微子实验室的目标是运行30年,未来还将升级为全球最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验室。每一次突破,都为中国向全球科学中心迈进添砖加瓦。
关于JUNO能否带来诺贝尔奖,学界有不同声音。有人认为中国已站到世界前列,也有人担心投入产出比。但王贻芳强调,科学探索本就没有绝对的承诺,真正重要的是设备和平台本身,只要装置建成,该发现的“幽灵粒子”就永远在那里,等待被揭开。
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