春節將近,在廣東江門開平市打石山地下700米的江門中微子實驗室,一群科研人員在默默地堅守。
江門中微子實驗是目前世界上最大、最靈敏的中微子探測項目,其核心裝置是一個深埋地下的巨大球形探測器。
從地面入口乘坐纜車,大約15分鐘後,便可見到這個位於地下700米的探測器。纜車是科研人員每天上下的“班車”。1月12日,記者搭上“班車”,與工作人員一起向着昏暗幽深的地下進發。
建在地下700米
作為構成物質世界的基本粒子之一,中微子不僅是宇宙中最古老、數量最多的物質粒子,還因質量極輕、運動速度接近光速且幾乎不與任何物質發生反應而極具神秘色彩。
自1956年發現中微子以來,人類對中微子的研究從未停止。由於極難“捕捉”,中微子至今還有很多未解之謎。為了深入探索中微子的奧秘,2015年江門中微子實驗項目正式開工建設。該科學裝置以測量中微子質量順序為首要科學目標,並同步進行多項重大前沿交叉研究。
中國科學院院士、江門中微子實驗項目經理王貽芳介紹:“中微子的穿透力極強。建在地下700米的江門中微子實驗探測器,既可以有效屏蔽宇宙線和外界其他干擾,又不會妨礙捕獲中微子。通過江門中微子實驗這一大科學裝置來認識、研究中微子,對於粒子物理、天體物理、宇宙學等基礎科學領域具有深遠意義。”
2024年11月,江門中微子實驗探測器主體建成,12月18日啟動探測器的液體灌注。如今,正值探測器灌注和探測器聯調的關鍵階段。為了早日建成取數並在激烈的國際競爭中獲得重大成果,江門中微子實驗合作組成員正爭分奪秒趕進度。
説話間,15分鐘時間很快過去了,纜車到達了終點。在科研人員的指引下,記者向探測器走去。
超純水灌裝已過半
眼前這座巨型液體閃爍體探測器,相當於13層樓高,被放置在地下實驗大廳內一個44米深的池子中央,由直徑41.1米的不銹鋼網殼支撐。
工作人員介紹,江門中微子實驗液體灌注分兩步走:前兩個月將超純水灌滿探測器最內層的有機玻璃球內外空間,再用6個月將有機玻璃球內部的超純水置換為液體閃爍體。
經過層層過濾的超純水以最大100噸/小時的流量注入探測器,如今已注入3萬多噸,水位達到20多米,超純水灌裝過程已經過半。
記者在地下液體灌注監控室看到,江門中微子實驗的專家們與來自意大利、德國、美國、捷克的合作組成員一起輪流值班。探測器內水位不斷上漲,水溫、氣壓、應力、氮氣流量等數據實時顯示在監控室的電腦屏幕上。
“值班員們需要實時監控這些參數,根據運行狀態響應指令,並定時在工作群裏匯報進展,保障探測器液體灌注順利進行。”在實驗現場擔任輪值經理的於澤源研究員指着監控畫面説。
地下的場面很“緊張”,地上其實也沒閒着。在地面總控室,調試團隊正同步開展探測裝置聯調,監控屏幕上實時顯示着光電倍增管的噪聲水平和探測器的運行狀態。
記者了解到,江門中微子實驗物理目標豐富,探測裝置複雜,但調試窗口僅有超純水灌注的兩個月時間。“為了抓住這個‘窗口期’,來自中國科學院高能物理研究所、清華大學、上海交通大學等單位的20余位電子學、觸發、刻度、數據獲取和探測器控制等專家密切配合,春節期間將堅守在總控室,一起討論並解決問題。”於澤源説。
江門中微子實驗預計2025年8月開始正式運行取數。該實驗建成後將成為國際中微子研究中心之一,進一步鞏固我國在中微子研究領域的領先地位。
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