直击现场！探访开平地下700米的“神秘”实验室|中微子|地球|实验|探测器|粒子

位于开平市金鸡镇打石山地下700米的

江门中微子实验站

配套基建工程于2015年1月开始建设

目前工程进展如何？

实验站在将来发挥什么样的作用？

一起随小编来一探究竟。

近日

记者来到江门中微子实验站建设现场

搭乘竖井工程梯

到达地下700米的洞室

一眼望去

是一条看不到尽头的隧道

工作人员告诉记者

地下实验站的各个功能区

正是由这一条条隧道连接起来

走过数百米来到实验站的核心区

映入眼帘的是一个深44米

直径43.5米的巨型坑洞

这是实验站的大型水池

来到水池底部

工人正在安装设备

刘悦湘摄

江门中微子实验工程办主管武建华：这个大水池相当于是一个探测器，全部的探测器都在这个44米高、直径43.5米的水池里，包括不锈钢网壳、有机玻璃球，还有2万个光电倍增管，全部都安装在这里。现在进行的是中心探测器安装的第一阶段，安装中心探测器的支撑结构，现场这里是30个中心探测器的支腿，已经基本完成。

这个巨型的实验装置

建成后用于捕捉和探测中微子

中微子

是组成自然界的最基本的粒子之一

可自由穿过地球

几乎不与任何物质发生作用

号称宇宙间的“隐身人”

又称作“幽灵粒子”

江门中微子实验的设想由中国科学院高能物理研究所于2008年提出，是国际上首次提出的利用反应堆中微子振荡中的干涉效应测量质量顺序的实验项目。大亚湾中微子实验使我国粒子物理实现跨越式高速发展，而江门中微子实验则是为达到国际领先地位为目标。

中国科学院高能物理研究所研究员开平中微子研究中心主任李小男：江门中微子实验站研究的范围主要是中微子物理以及通过中微子粒子物理的探测对天体等物理现象进行研究，这个领域在近十几年是整个粒子物理中最热门的领域，它可以回答和研究很多物理课题。

目前，江门中微子实验站已完成地下硐室开挖和水泥衬砌浇筑等土建工程，正进行配电系统、排水系统、暖通系统等设备安装，同步开始中心探测器等实验设备安装，计划2023年开始运行取数。

下一步

实验站将继续加快实验中心探测器的安装及测试

力争早日高质量建成实验站

并产出重大物理成果！

△江门中微子实验站建设场地全貌。

此外

还将做好中微子科普馆的谋划

建设一个集科研、科普、

研学、商务、旅游于一体

的创新型科普基地

多年来，

中国科学院高能物理研究所里

最杰出的科学家们

不断努力推动着

粒子和天体物理学的发展边界

大亚湾中微子实验退役后，

我国的中微子研究没有止步

江门中微子实验将是一个

更为先进、规模更大的项目

江门中微子实验站

是中科院在广东部署建设的

五个国家重大科学装置之一。

那么什么是中微子？

设想一下，你正在喝咖啡

每秒钟有700亿个宇宙的“隐身人”

通过你的身体

你却感知不到它们的存在

神奇不神奇？

这不是在拍电影

中微子，是基本粒子世界中的“隐士”

号称“幽灵粒子”

质量小、不带电

它们从人体穿过，从地球穿过

几乎不与任何物质发生相互作用

（来源图虫创意，已获授权）

江门中微子实验由17个国家和地区合作展开，于2015年开始建设，建于江门开平市金鸡镇、赤水镇一带的打石山，主要建设内容包括位于地下700米的地下洞室、大型水池、一个装满2万吨液体闪烁体和光电倍增管的中微子探测器以及少量配套设施。其中，液体闪烁体是探测中微子的介质。

当大量中微子穿过探测器时，偶尔会在探测器内发生反应，发出极其微弱的闪烁光，从而被光电倍增管探测到。

据了解，大亚湾实验里用到的液体闪烁体靶质量只有20吨，这跟江门中微子实验差了将近1000倍；2万吨的实验中心探测器，比目前世界上最大的液体闪烁体探测器还要大20倍。光电子产额增大了2.5倍，能量分辨率达到前所未有的3%。

▲ 江门中微子实验基地和模拟的实验装置

▲ 中心探测器效果图

实验中心探测器为直径40米的钢结构，约有10层楼那么高。中心探测器浸泡在圆柱形的水池中（灌装有约4万吨高纯水），水池和水池顶部都布置探测器。

▲ 江门中微子实验站配套基建工程建筑效果图

江门中微子实验

将围绕一些重要的科学目标开展实验

大亚湾中微子实验在2003年提出，到2012年得到了第一个结果，首次证明中微子存在第三种振荡模式。这个结果打开了反物质消失之谜的大门，被世界权威学术期刊《Science》评选为2012年度十大科学突破之一，也获得了基础物理突破奖和国家自然科学一等奖。

在大亚湾中微子实验

成功发现中微子的第三种振荡模式后，

中微子研究的下一个目标是

测量中微子质量顺序。

此外，

发现超新星遗迹中微子

也是江门中微子实验的一个重要目标。

理论模型预言，

宇宙中弥漫大量的

由于超新星爆发而产生的中微子。

“经过估算，我们觉得江门中微子实验有可能率先发现超新星遗迹中微子。同时，我们也希望在江门中微子实验的科学生命周期之内，等到一次超新星爆发，这样我们就能捕捉到上千个超新星中微子。”全国人大代表、中国科学院院士、中国科学院高能物理所所长王贻芳说。

在中微子探测领域，未来江门中微子实验将与日本的“顶级神冈”探测器和美国的“深部地下中微子实验”设施形成三足鼎立之势。“使用反应堆中微子技术手段研究中微子振荡和超新星中微子，江门中微子实验会是最好的实验。”王贻芳强调。

可以这么说，“大亚湾中微子实验让我国粒子物理实现跨越式高速发展，而江门中微子实验，则是以达到国际领先地位为目标，将解决国际中微子研究中下一个热点和重大问题”。“这不仅对理解微观的粒子物理规律作出重大贡献，也将对宇宙学、天体物理乃至地球物理作出重大贡献。”中国科学院高能物理研究所研究员、开平中微子研究中心主任李小男说。

实验有没有污染?

不排放任何有害废物、废水和废气

李小男说，中微子实验项目研究设备及实验站本身没有任何环境危害，实验中不使用任何放射性物品和有害物。大量使用的只是一种叫烷基苯的液体，这种液体是人们日常生活中使用的洗衣粉（液）的原料，无毒、无味，对人体没有任何危害性，而且这些液体也密封在不锈钢罐中，普通人平时根本接触不到。

另外实验也不排放任何有害废物、废水和废气，不会污染地下水，只有岩石中渗出的地下水需要排出地面，地面建筑只有生活污水需要统一处理。