中国地下 700 米有了个全球第一
2025 年 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。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。这一里程碑式的事件，标志着中国在基础科学研究领域又迈出了坚实的一步，也让世界再次聚焦中国科技的飞速发展。
神秘的 “幽灵粒子”—— 中微子
中微子，作为构成物质世界的基本粒子之一，早在 1930 年就被科学家泡利预言存在，但直到 1956 年才首次被实验证实。它不带电，质量极其微小，几乎不与其他物质发生相互作用，能够轻松穿透人体、地球，甚至整个宇宙，因此被称为 “幽灵粒子”。尽管中微子如此难以捉摸，但它在宇宙中却无处不在，数量极为庞大。据估算，每秒钟就有数十亿个中微子穿过我们的身体，而我们却毫无察觉。
中微子的研究对于理解宇宙的起源、演化以及物质世界的基本规律具有至关重要的意义。在宇宙大爆炸的最初瞬间，中微子就已产生，它们携带了宇宙早期的重要信息。通过研究中微子，科学家们有望揭开宇宙诞生的奥秘，解答诸如物质与反物质为何不对称等重大科学问题。此外，中微子还与恒星的演化、超新星爆发等天体物理过程密切相关。例如，在超新星爆发时，会释放出海量的中微子，这些中微子能够帮助我们了解超新星内部的物理过程，为研究恒星演化提供关键线索。
地下 700 米的 “捕中神器”
为了捕捉这些神秘的中微子，科学家们可谓煞费苦心。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，之所以选址地下，是因为宇宙中存在着大量的宇宙线，这些宇宙线会对中微子的探测产生严重干扰，而厚厚的岩层能够像天然的屏障一样，屏蔽掉绝大部分宇宙线，为中微子探测创造一个相对 “干净” 的环境。
这座探测器堪称 “巨无霸”，其核心是一个装载 2 万吨液体闪烁体的有机玻璃球。液体闪烁体是一种特殊的物质，当中微子与液体闪烁体中的原子核发生相互作用时，会产生极其微弱的闪光，这些闪光能够被镶嵌在外壁的数万只光电倍增管捕捉到。光电倍增管就像探测器的 “眼睛”，能够将微弱的光信号放大数百万倍，转换为电信号，并传输到后端的数据采集和分析系统中。科学家们通过对这些电信号的分析，就能推断出中微子的能量、方向等信息。
为了确保探测器的高精度和高灵敏度，科研团队在各个环节都进行了精心设计和严格把控。例如，有机玻璃球采用了特殊的材料和工艺，具有极高的透明度和极低的放射性本底，以减少对中微子信号的干扰。液体闪烁体也经过了多次提纯和优化，其光传输衰减长度达到了世界领先水平，保证了微弱闪光能够被有效探测到。此外，探测器的安装和调试过程也充满了挑战，科研人员需要在地下狭小的空间内，精确安装数万个部件，确保整个系统的稳定性和可靠性。
十年磨一剑，铸就科技丰碑
江门中微子实验的建设历程可谓漫长而艰辛，从 2008 年中国科学院高能物理研究所提出构想，到 2025 年正式运行取数，整整历经了 17 年。这期间，科研团队克服了无数的困难和挑战，攻克了多项关键技术难题。
在项目的早期阶段，科研人员面临着实验方案的设计和优化、选址论证等一系列复杂问题。经过多次的调研和分析，最终确定了将实验装置建在江门的方案，这里距离台山和阳江核电站均约 53 公里，两座核电站产生的大量中微子为实验提供了丰富的研究对象。
2015 年，项目正式启动隧道和地下实验室建设。建设过程中，团队遭遇了超大跨度洞室围岩变形控制、富水条件安全高效施工等世界级工程难题。但科研人员和工程建设者们并没有退缩，他们通过不断地技术创新和实践探索，成功攻克了这些难题，为后续探测器的安装和调试奠定了坚实的基础。
在探测器的研制和安装阶段，科研团队同样面临着诸多挑战。例如，为了实现对中微子的高精度探测，需要研制出具有高光子探测效率的光电倍增管。科研人员经过多年的努力，成功研制出了新型光电倍增管，其关键技术指标达到了国际领先水平，并拥有完全自主知识产权，打破了该领域长期以来的国际垄断。
在整个建设过程中，团队成员们始终秉持着严谨的科学态度和顽强的拼搏精神。他们夜以继日地工作，不畏艰难险阻，为了实现项目的目标全力以赴。正是这种团结协作、勇于创新的精神，使得江门中微子实验能够从构想变为现实，成为世界中微子研究领域的一颗璀璨明珠。
国际合作，汇聚全球智慧
江门中微子实验是一个典型的国际合作项目，合作组包括来自 17 个国家和地区、74 个科研机构的近 700 名研究人员。在这个项目中，各国科学家充分发挥各自的优势，共同为探索中微子的奥秘贡献力量。
例如，法国团队在探测器的数据分析和理论研究方面具有丰富的经验，他们与中国科学家紧密合作，为实验数据的解读提供了重要的理论支持。日本团队在中微子探测技术方面有着深厚的积累，他们的技术经验为江门中微子实验的探测器设计和优化提供了有益的参考。此外，来自美国、意大利、俄罗斯等国家的科学家们也在不同领域为项目的推进发挥了积极作用。
这种国际合作的模式不仅促进了科学知识的交流与共享，也提升了中国在国际科学界的影响力。通过与各国科学家的合作，中国科研人员能够接触到国际前沿的科研理念和技术，拓宽了自己的视野，提高了科研水平。同时，江门中微子实验也为各国科学家提供了一个共同探索宇宙奥秘的平台，增进了不同国家和地区之间的科学文化交流与合作。
探索未知，开启科学新征程
江门中微子实验的正式运行，将为科学家们提供一个强大的研究工具，助力他们解决粒子物理学领域的一系列重大问题。其首要科学目标是确定中微子质量排序，即三种中微子（ν₁、ν₂、ν₃）质量的相对大小关系。这一问题对于理解物质世界的基本结构和相互作用具有至关重要的意义，然而，由于中微子质量极其微小，且相互之间的质量差异非常小，因此确定其质量排序是一项极具挑战性的任务。江门中微子实验凭借其超大规模和超高精度的探测器，有望在这一领域取得重大突破。
除了中微子质量排序问题，江门中微子实验还将对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究。通过对太阳中微子的研究，科学家们可以深入了解太阳内部的核反应过程，验证太阳模型的准确性。对超新星中微子的探测，将帮助我们更好地理解超新星爆发的机制，以及恒星演化的后期阶段。此外，对大气中微子和地球中微子的研究，也将为我们揭示地球内部的结构和物理过程提供重要线索。
不仅如此，江门中微子实验还有望开启探索未知物理的新窗口。例如，科学家们可以利用该实验搜寻不活跃中微子（sterile neutrino），这种中微子不参与任何已知的相互作用，但理论上可能存在。如果能够发现不活跃中微子，将对现有的粒子物理标准模型产生重大冲击，引发物理学的新一轮革命。此外，江门中微子实验还可以用于探测质子衰变，这是一个长期以来备受关注的物理学难题。如果能够观测到质子衰变，将为我们理解物质的稳定性和宇宙的演化提供全新的视角。
科技强国，彰显大国担当
江门中微子实验的成功，是中国科技实力不断提升的生动体现。近年来，中国在基础科学研究领域投入了大量的资源，取得了一系列举世瞩目的成就。从 “嫦娥” 奔月、“天问” 一号火星探测，到 “奋斗者” 号深海潜水器、“神威・太湖之光” 超级计算机，中国在航天、深海探测、高性能计算等多个领域实现了重大突破，逐步从科技跟跑者向并跑者、领跑者转变。
基础科学研究是科技创新的源头，对于国家的长远发展具有不可替代的重要作用。江门中微子实验作为一项重大基础科学研究项目，其成果不仅将推动中微子物理学的发展，还将带动相关技术的创新和应用，为其他领域的科学研究和技术发展提供支撑。例如，在探测器的研制过程中，发展起来的高精度光电探测技术、超低放射性材料制备技术等，都具有广泛的应用前景，可以应用于医疗、环境监测、工业检测等多个领域。
同时，中国在基础科学研究领域的积极投入和取得的成就，也彰显了大国担当。在全球化的背景下，科学研究已经成为人类共同的事业。中国通过开展国际合作项目，与世界各国科学家携手探索宇宙奥秘，为推动全球科学进步贡献了中国智慧和力量。江门中微子实验的国际合作模式，为各国科学家提供了一个开放、包容的合作平台，促进了不同国家和地区之间的科学交流与合作，有助于构建人类命运共同体。
随着江门中微子实验正式运行取数，我们有理由相信，在不久的将来，这座位于地下 700 米的 “科学宝藏” 将为我们带来更多关于宇宙和物质世界的惊喜发现，助力我们揭开那些隐藏在神秘面纱背后的科学奥秘。而中国，也将在基础科学研究的道路上继续砥砺前行，为推动人类科学事业的发展做出更大的贡献。
