中微子是构成物质世界的基本粒子之一,也是宇宙中最古老、数量最多的粒子,从宇宙大爆炸起就弥散在宇宙中,无处不在却又“神出鬼没”,几乎不与任何物质发生反应,不仅看不到,就连探测也十分不易。
如何找到中微子?8月26日,江门中微子实验(JUNO)成功完成2万吨液体闪烁体灌注,并正式运行取数。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。
探测器长什么样?JUNO探测器核心是一个装载2万吨液体闪烁体的有机玻璃球,安置于地下实验大厅44米深的水池中央。其外壁镶嵌着数万只光电倍增管,一旦有中微子与之发生反应,就会发出微弱的光信号。将这些信号放大、记录、分析,就能“捕捉”到中微子。
探测器在试运行期间首批获取的数据显示,关键性能指标全面达到或超越设计预期,这使它能够着手解决粒子物理学领域未来10年内的一个重大问题:中微子质量排序——即第三种中微子是否比第二种中微子更重。
JUNO探测器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。实验帮助我们对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究,并将开启探索未知物理的新窗口。
JUNO的设计使用寿命可达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,将探测中微子绝对质量,检验中微子是否为马约拉纳粒子,从而解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题。