江門中微子實驗將運行30年中間會升級改造

科技日報記者陸成寬

大亞灣中微子實驗的句號，并不是我國中微子研究的終點。新的“接棒者”——江門中微子實驗已經進入建設關鍵階段。

“江門中微子實驗目前已經完成了絕大部分的基礎建設，無論是地下實驗大廳，還是相關的水電氣等設備，都已經完成，并安裝到位，現在已經開始了探測器安裝。”3月1日，全國人大代表、中國科學院院士、中科院高能物理所所長王貽芳在接受科技日報記者采訪時透露。

中微子是一種不帶電、質量極其微小的基本粒子，有人形象地將其比作基本粒子中的“隱士”，它們幾乎不與任何物質發生相互作用。為偵測它，人類不得不大費周章。

正在安裝的中微子探測器的主體是一個有12層樓高的有機玻璃球，里面裝有2萬噸液體閃爍體和數萬只光電倍增管。“預計明年才能全部安裝完成。”王貽芳說。

在中微子探測器中，液體閃爍體是探測中微子的介質，主要用來捕獲中微子并發光，光電倍增管用來“捕捉”光，而有機玻璃球則是液體閃爍體的容器，用它把液體閃爍體和球外的高純水分隔開。

“當大量中微子穿過探測器時，偶爾會在探測器內發生反應，發出極其微弱的閃爍光，這些光會被光電倍增管捕捉到。”王貽芳解釋道。

江門中微子實驗于2015年開始建設，建于廣東江門開平市金雞鎮、赤水鎮一帶的打石山。建成以后，它將圍繞一些重要的科學目標開展實驗。王貽芳說，我們將測量中微子的相對質量，也就是第二種和第三種中微子的質量順序。同時，也將測量中微子振蕩的參數，與現在的精度相比，要提高一個量級。

“在宇宙演化過程中，有大量的超新星爆發。這些超新星爆發都會遺留大量的中微子在宇宙當中，我們希望能夠發現超新星遺跡中微子，這是以前從未被觀測到的。”王貽芳說，也希望能夠有幸等到一次超新星爆發，這樣我們就能捕捉到上千個超新星中微子。

當前，中微子探測領域的國際競爭可謂相當激烈。日本的“頂級神岡”探測器和美國的“深部地下中微子實驗”設施都正在建設中，這兩個實驗預計將在2027至2030年開始運行，未來全球中微子實驗將形成三足鼎立之勢。

談到江門中微子實驗的優勢，王貽芳充滿自信。他說，與日本、美國正在建設的中微子實驗相比，江門中微子測量中微子的質量順序與中微子振蕩的另一個未知參數CP相角無關，同時，它將在2023年開始運行，比日本和美國的實驗提前4-6年，我國的中微子研究下好了“先手棋”。

未來江門中微子實驗是否也會像大亞灣實驗一樣退役？它的運行期限有多長？

針對這些大眾關心的問題，王貽芳透露，江門中微子實驗設計壽命是30年，運行過程中，還將會做一次升級改造，使得它除了能夠實現剛才說的科學目標之外，還能夠測量中微子雙β衰變過程。

“通過對這個過程的測量，我們希望把中微子的絕對質量定下來，或者做一個最好的質量限制。在測量中微子的絕對質量的雙β衰變方面，江門中微子實驗室將是世界最靈敏的一個實驗。”王貽芳說，它的建成，會使中國的中微子實驗研究走到世界最前列。