在广东江门一处静谧的山体深处,地下700米的黑暗中,一个直径35.4米的巨型“玻璃球”正悄然“凝视”着宇宙。这里藏着中国科学家耗时17年打造的“捉鬼神器”——江门中微子实验(JUNO)装置,而它要捕捉的“幽灵”,正是每秒有3亿亿个穿过人体,却让人毫无察觉的中微子。
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中微子,被科学界称为“幽灵粒子”,是宇宙中最古老的基本粒子之一。宇宙大爆炸后,它们便弥漫在每个角落,每立方厘米就有约300个。这些粒子以接近光速运动,穿透能力强到惊人——100亿个中微子穿过地球,可能仅会被截住一个,这也让它们成为最难探测的粒子之一。作为构成物质世界的12种基本粒子中的3种,中微子的质量排序、反物质关联等谜题,直接关系到人类对宇宙起源、演化的认知,其相关研究已多次斩获诺贝尔物理学奖。
为何要把实验装置深埋地下700米?答案是为了过滤“干扰噪音”。地面上的宇宙射线会严重影响中微子探测,700米厚的山体岩层如同天然过滤器,能大幅降低宇宙射线强度,让装置捕捉到纯净的中微子信号。这个被王贻芳团队称为“超级大西瓜”的探测器,浸泡在44米深的水池中,搭配1000平方米的宇宙射线径迹探测器,创下了多项“世界之最”:全球首个超大规模中微子专用装置、直径最大的有机玻璃球、最先进的液闪纯化系统……这些突破背后,是团队对全新技术的攻坚克难——毕竟国际上类似实验规模仅为其1/20到1/50,没有任何成熟经验可借鉴。
作为实验首席科学家,王贻芳的科研生涯始终与中微子紧密相连。从2003年带领团队设计大亚湾中微子实验,2012年发现新的中微子振荡模式入选《科学》年度十大进展,到如今掌舵江门实验,他用数十年坚守诠释着基础研究的初心。“做科学研究的人,一辈子做的都是第一次,只能靠自己”,正是这份执着,让团队攻克了新型光电倍增管、巨型不锈钢网架等一系列技术难关,让装置在2025年8月成功启动运行。如今,这个设计寿命30年的装置,每天能从数千万条数据中精准筛选出约50个来自台山、阳江核电站的中微子信号。
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对于“中微子研究有什么用”的疑问,王贻芳有着深刻的思考。“中国古代有四大发明,却没掌握背后的科学规律,最终错过了科学体系的建立”,他坦言,基础科学是经济和技术的根基,必须先行一步。在他看来,中国作为占世界五分之一人口和经济总量的大国,理应在前沿基础研究中占据一席之地。目前,江门实验的数据已开始在国际合作组内共享,一场揭开中微子奥秘的全球竞赛已然开启。按照规划,未来三五年内实验有望破解中微子质量排序的核心谜题,甚至可能幸运地捕捉到银河系超新星爆发产生的中微子——要知道,人类已有300多年未见证过这一宇宙奇观。
从大亚湾到江门,从地面到地下700米,中国科学家用17年光阴搭建起探索宇宙的“地下望远镜”。这场与“幽灵粒子”的对话,不仅是为了破解宇宙起源的终极谜题,更承载着中国人在基础科学领域追赶超越的决心。正如王贻芳所说:“我们不能缺席基础科学研究的最前沿”,在地下700米的黑暗中,中国的科研之光正照亮人类认知宇宙的新征程。
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