在广东江门开平市那幽深的山坳之下700米处,有一个神秘而又伟大的存在——江门中微子实验探测器(JUNO),它宛如一个隐藏在地下的科学魔法盒,即将开启一场探索宇宙奥秘的奇妙之旅。
2025年8月26日,这个由中国科学家领衔、17个国家科研人员共同参与,历经10年精心打造的“地下巨星”正式闪亮登场,开始运行取数。它要捕捉的“幽灵”,正是物理界赫赫有名的中微子,这一消息传出,瞬间在网络上引发热议,有网友笑称:“科学的尽头难道真是鬼神?”
中微子,就像宇宙中的神秘“隐士”。它在空气中无影无踪,能轻松穿越任何物体,几乎不与物质发生“亲密接触”。每秒,都有数以亿计的太阳中微子如流星般穿过我们的身体,人体内因钾 - 40衰变每天也会产生大量中微子。可它实在太小,早年还被认为是没有质量的“叛逆”粒子,想要捕捉到它,简直比在茫茫大海中捞针还要困难。
不过,科学家们从不向困难低头,JUNO就是他们专门为“捉拿”中微子而量身定制的“超级武器”。从规模上看,JUNO堪称全球中微子探测领域的“巨无霸”。这个与世隔绝的球型探测器直径达35.4米,稳稳地放置在深44米的水池中央。它的“外壳”由4.5万只被称作“黄金眼”的光电倍增管组成,远远望去,就像地底有一颗散发着神秘黄色光芒的恒星。这些“黄金眼”就像一群敏锐的哨兵,能将微弱的光信号迅速转换成电信号,为科学家们分析中微子的行踪提供关键线索。
为了让这些狡猾的中微子尽快“现形”,探测器内部还灌注了2万吨液体闪烁体,其规模是美国同类型中微子实验室的1667倍,是目前全球当之无愧的最大中微子探测器,彰显着中国在高能物理领域的卓越实力。
然而,JUNO的目标可不仅仅是“捉”到中微子这么简单,它肩负着一个对物理界来说极具挑战性的任务——找到中微子的质量排序。这一任务的重要性不言而喻,中微子的性质与宇宙的起源、演化紧密相连。就像项目牵头人、首席科学家王贻芳所说,如果中微子质量为0,宇宙大爆炸后密度不同的结构就无法形成,银河系、太阳系也将不复存在。
而且,中微子还可能是解开“反物质消失”这一宇宙谜团的关键钥匙。宇宙大爆炸初期产生了数量相当的正物质和反物质,可如今宇宙中几乎只剩下正物质。科学家推测,中微子参与的弱相互作用可能导致了这种不对称,而搞清楚中微子质量排序,就能为解开这个谜团提供重要线索。
但JUNO从立项到运行,并非一帆风顺,质疑声如影随形。有人质疑,花费如此巨大的人力、物力打造这个“世界之最”,如果出不了颠覆物理学的成果,甚至拿不到诺贝尔物理学奖,那岂不是得不偿失?但中国科学家们态度坚定,在科学分析和论证的基础上,始终坚持自己的探索之路。王贻芳就是其中的杰出代表,早在上世纪末,他就在欧洲核子研究中心、麻省理工大学等顶尖机构工作,2001年毅然回国,投身于当时国内少有人涉足的中微子研究。
2003年冬天,他提出大亚湾中微子实验方案,却遭遇了重重反对。开筹备会时,不少人泼冷水,施工队也觉得隧道太复杂难以挖掘。但他没有丝毫退缩,最终团队在大亚湾实验室取数55天后,就以惊人的5倍标准偏差(对应99.999943%的置信度)发现了第三种中微子振荡模式,这一成果还入选了《科学》杂志“年度十大科学突破”。
这次建设江门中微子实验室,难度更是超乎想象。探测器规模是大亚湾的200倍,建在地下700米,施工时遭遇了每小时500吨地下水涌出的难题,还得应对地下密闭环境中有害的氡气。更棘手的是,探测器需要大量光电倍增管,早年日本公司曾放话“中国人做不出来”,王贻芳团队却不信邪,花11年自主研发出20英寸高性能光电倍增管,不仅打破了国外垄断,还将成本降到了进口的四分之一。
有人问,花这么多时间精力研究中微子,要是最后发现没实际用处怎么办?王贻芳的回答朴实而深刻:“科学如果在开始发现之前,你就承诺说一定能发现什么粒子,那么这个发现一定不会特别重大。”在他看来,高能物理实验的核心在于思想和设备设计,只要设备做好了,该有的发现总会到来。而且江门中微子实验室设计运行目标是30年,后期还能升级成世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验室,为更多研究留出广阔空间。
如今,JUNO已经正式开启了它的“捉鬼”之旅,它能否解开中微子质量排序的谜题,能否为探索宇宙奥秘提供新的线索,我们只能交给时间去验证。但可以肯定的是,这个藏在广东地下700米的大国重器,正带着中国科学家的坚持与探索精神,向着人类认知的未知边界奋勇前行,书写着属于中国科学的辉煌篇章。
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