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zhuanyejiaoxuetuandui：yangshiteyuejiaolian，dongyundongyedonghaizi，rangyundonggengkuaile！◆shangyindemoxingwanfayonghukeyifahuichuangyichuangzuoshishigengxinzuixinzhangjie，xiacikeyisuishidakaijixuguankan。haikeyishezhixiangguandegundongsudu，haiyouqitafuwudengzheniqutiyan。深(shen)埋(mai)地(di)下(xia)700米(mi)的(de)“水(shui)晶(jing)球(qiu)”如(ru)何(he)捕(bu)捉(zhuo)神(shen)奇(qi)的中(zhong)微(wei)子(zi)？壹(yi)問(wen)到(dao)底(di)

本(ben)文(wen)轉(zhuan)自(zi)【央(yang)視(shi)新(xin)聞(wen)客(ke)戶(hu)端(duan)】；

每(mei)時(shi)每刻(ke)，我(wo)們(men)的身(shen)體(ti)都(dou)會(hui)被(bei)數(shu)以(yi)萬(wan)計(ji)的“隱(yin)身物(wu)質(zhi)”穿(chuan)過(guo)，我们卻(que)完(wan)全(quan)感(gan)知(zhi)不(bu)到它(ta)们的存(cun)在(zai)。這(zhe)些(xie)“隐身物质”就(jiu)是(shi)構(gou)成(cheng)物质世(shi)界(jie)最(zui)基(ji)本的粒(li)子之(zhi)一：中微子。

在廣(guang)東(dong)江(jiang)門(men)，國(guo)家(jia)重(zhong)大(da)科(ke)技(ji)基礎(chu)設(she)施(shi)江门中微子實(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)正(zheng)在緊(jin)張(zhang)建(jian)设中。目(mu)前(qian)，位(wei)於(yu)地下700米的中心(xin)探(tan)測(ce)器(qi)有(you)機(ji)玻(bo)璃(li)球已(yi)經(jing)完成赤(chi)道(dao)層(ceng)安(an)装，預(yu)计今(jin)年(nian)年底完成整(zheng)個(ge)探测器的建设。

什(shen)麽(me)是中微子？我们為(wei)什么要(yao)探测它？这个深埋地下700米的探测装置到底長(chang)什么樣(yang)？它將(jiang)如何捕捉中微子？研(yan)究(jiu)中微子又(you)将为我们解(jie)答(da)哪(na)些宇(yu)宙(zhou)的奧(ao)秘(mi)？一问到底↓

什么是中微子？为何要探测中微子？

宇宙中無(wu)處(chu)不在的中微子到底是什么？我们又为何要專(zhuan)门建一个大装置來(lai)探测它？

中国科學(xue)院(yuan)高(gao)能(neng)物理(li)所(suo)研究員(yuan) 江门中微子实验現(xian)場(chang)安装经理 胡(hu)濤(tao)：中微子是一種(zhong)不帶(dai)電(dian)的中性(xing)粒子，所謂(wei)微，就是质量(liang)特(te)別(bie)小(xiao)，它比(bi)电子的质量大概(gai)還(hai)要小億(yi)分(fen)之一，像(xiang)电子、誇(kua)克(ke)一样都屬(shu)于組(zu)成现在物质界的最基本粒子之一。

中微子是人(ren)類(lei)目前所知的建造(zao)物质世界最小的磚(zhuan)塊(kuai)，比组成我们人体粒子的間(jian)隙(xi)还要小，很(hen)難(nan)被探测到，因(yin)此(ci)它也(ye)被稱(cheng)为“幽(you)靈(ling)粒子”。中微子无处不在，恒(heng)星(xing)內(nei)部(bu)的核(he)反(fan)應(ying)，超(chao)新星的爆(bao)發(fa)，核反应堆(dui)的運(yun)行(xing)，以至(zhi)于巖(yan)石(shi)中的放(fang)射(she)性物质衰(shuai)變(bian)，都產(chan)生(sheng)大量中微子。但(dan)是，由(you)于中微子與(yu)普(pu)通(tong)物质的相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)很弱(ruo)，甚(shen)至可(ke)以穿过整个地球而(er)不被任(ren)何物质吸(xi)收(shou)，因此，无所不在的中微子却是基本粒子中人类了(le)解最少(shao)的一种，至今仍(reng)有諸(zhu)多(duo)未(wei)解之謎(mi)。

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：因为中微子很难发生相互作用，而且(qie)就算(suan)发生也是弱相互作用，換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，就是能量交(jiao)换非(fei)常(chang)少，所以探测器一定(ding)要做(zuo)得(de)特别大，足(zu)夠(gou)大才(cai)有可能得到足够多的样本，才能探测这些难以捕捉的“幽灵粒子”，我们正在建设的是一个巨(ju)大的、球形(xing)的深埋地下的探测器。

深埋地下700米 中微子探测装置长啥(sha)样？

我们之所以要探测身邊(bian)无处不在的中微子，是因为它们还有诸多未解之谜。而我们的探测器是一个深埋地下700米的巨大的球形装置，这个正在建设中的装置到底什么样？

總(zong)臺(tai)央视記(ji)者(zhe) 任梅(mei)梅：從(cong)江门中微子地下实验室(shi)的入(ru)口(kou)，到達(da)地下700米的深度(du)，需(xu)要乘(cheng)坐(zuo)纜(lan)車(che)，这个缆车也是科研人员每天(tian)上(shang)下通勤(qin)的“班(ban)车”，每次(ci)可以同(tong)时搭(da)載(zai)40多人。

乘坐缆车，穿过1267米的斜(xie)井(jing)隧(sui)道，大約(yue)15分鐘(zhong)，记者来到了地下700米的岩洞(dong)。

总台央视记者 任梅梅：在这个巨大水池(chi)中央的球形探测装置就是主(zhu)探测器了，它是一个直(zhi)徑(jing)30多米的有机玻璃体，在外(wai)側(ce)是不銹(xiu)鋼(gang)的支(zhi)撐(cheng)框(kuang)架(jia)，光(guang)电倍(bei)增(zeng)管(guan)等(deng)一系(xi)列(lie)探测设備(bei)的安装工(gong)作正在紧张進(jin)行當(dang)中，它就像一个深埋在地下的大“眼(yan)睛(jing)”，幫(bang)助(zhu)科学家们捕捉中微子的痕(hen)跡(ji)。

球形探测器最大圈(quan)层赤道层如何安装？

目前这个中微子实验装置的中心探测器有机玻璃球已经完成赤道层安装，那(na)么作为最大圈层的赤道层安装有何难點(dian)？

总台央视记者 帥(shuai)俊(jun)全：在江门中微子实验的水池底部，上方(fang)正在建造的就是世界最大也最灵敏(min)的液(ye)体閃(shan)爍(shuo)体中微子探测器。在腳(jiao)手(shou)架的施工平(ping)台上方，正在施工的就是世界最大的直径35米的有机玻璃球，正进行它的最大圈层——赤道层的安装。

升(sheng)降(jiang)平台是完成有机玻璃球安装的重要輔(fu)助平台，直径和(he)高度逐(zhu)层可变。工程(cheng)人员将在該(gai)平台上逐层完成有机玻璃的吊(diao)装就位、拼(pin)接(jie)聚(ju)合(he)、固(gu)化(hua)、退(tui)火(huo)、打(da)磨(mo)、清(qing)洗(xi)、貼(tie)膜(mo)等工序(xu)，最終(zhong)完成有机玻璃球的整体安装。

中国科学院高能物理所正高級(ji)工程師(shi) 江门中微子实验总工程师 馬(ma)驍(xiao)妍(yan)：赤道层相對(dui)于其(qi)他(ta)层来说，它的难度就是在于每一块板(ban)材(cai)的尺(chi)寸(cun)很大，在調(tiao)装的过程中会相对难一些。

专家介(jie)紹(shao)，整个探测器总共(gong)由263块有机玻璃板拼接而成，每一块玻璃板的厚(hou)度有120毫(hao)米，这也是目前世界上最大的單(dan)体有机玻璃結(jie)构。

中国科学院高能物理所正高级工程师 江门中微子实验总工程师 马骁妍：妳(ni)覺(jiao)得120毫米很厚了，如果(guo)按(an)比例(li)去(qu)看(kan)的话，其实它比雞(ji)蛋(dan)殼(ke)还要薄(bo)的，（因为）未来我们站(zhan)的这个地方就是液体闪烁体，兩(liang)万噸(dun)的液体闪烁体在有机玻璃球裏(li)面(mian)。

地下“水晶球”将如何捕捉“幽灵粒子”？

據(ju)专家介绍，江门中微子探测器的主体部分，也就是这个直径约35米的有机玻璃球，相当于12层樓(lou)的高度，建成後(hou)，玻璃球里面将灌(guan)入2万吨液体闪烁体，而它外部的水池里，将充(chong)滿(man)3.5万吨高純(chun)水，相当于300万桶(tong)桶装水的量。为何要在球形探测器里面灌入液体闪烁体，这样的设置将如何捕捉“幽灵粒子”中微子呢(ne)？

液体闪烁体，作为探测中微子的介质，它的主要成分其实是一种叫(jiao)烷(wan)基苯(ben)的液体，是日(ri)常生活(huo)中使(shi)用的洗衣(yi)粉(fen)、洗衣液的原(yuan)料(liao)，无毒(du)无味(wei)对人体沒(mei)有任何危(wei)害(hai)性，但是江门中微子实验所用的液体闪烁体不僅(jin)要很透(tou)明(ming)，还要求(qiu)非常幹(gan)凈(jing)，具(ju)体来说就是2万吨液体里面混(hun)入的灰(hui)塵(chen)不能超过0.008克。

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：带电粒子打上去以后，它能发出(chu)光的，我们叫它闪烁光，所以我们叫它液体闪烁体，直径有37米的球，光可能会在中间发出，它要穿过这个闪烁体出来，如果透明度不够，光在里面就被吸收，就傳(chuan)不出来了，所以我们需要更(geng)透明。

当外界的中微子进入到探测器内部，只(zhi)要有一个中微子与液体闪烁体作用，它就会发出微弱的光，这个光是我们肉(rou)眼无法(fa)分辨(bian)的，不过探测器外圍(wei)的数万个光电倍增管可以将其捕捉到，将光信(xin)號(hao)转化成电信号，並(bing)将微弱的电信号放大1000万倍。

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：光电倍增管把(ba)它由光信号转变成电信号，再(zai)通过电子学送(song)到计算机，经过数据分析(xi)我们就可以得到中微子的一些性能了。

中微子探测装置为何要建在地下700米？

中微子探测装置为什么要建在地下700米深处呢？探测中微子不能在地面上进行嗎(ma)？

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：中微子它本来是很难探测，地面上有大量的来自宇宙的宇宙線(xian)，这种宇宙线打到我们的探测器上也会产生假(jia)的中微子信号，所以说我们把探测器放到地下，这样的话，地下700米的岩石层就能把这些宇宙线給(gei)阻(zu)擋(dang)掉(diao)。

在地下700米建设大科学装置有多难？

专家介绍，要捕捉中微子，需要足够深、足够暗(an)、足够干净的環(huan)境(jing)，700米地下深处，可以屏(ping)蔽(bi)掉絕(jue)大多数的宇宙线。不过，要在地下700米建设如此龐(pang)大的一个探测装置，并非易(yi)事(shi)，到底有哪些难点呢？

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：首(shou)先(xian)这边是在南(nan)方，挖(wa)掘(jue)的时候(hou)，有大量的水，现在每小时三(san)四(si)百(bai)立(li)方的水我们往(wang)上抽(chou)，我们地下的隧道，包(bao)括(kuo)地下試(shi)验室的挖掘都是非常困(kun)难，第(di)二(er)个就是地下700米岩石的溫(wen)度已经高达37度，这种高温高濕(shi)的环境对我们人员的工作壓(ya)力(li)是很大的。第三个關(guan)于有机玻璃球，这是目前来说世界上最大的一个单体有机玻璃球，所以整个制(zhi)作其实是有很多的技術(shu)难題(ti)在里面的。

为了保(bao)證(zheng)探测器的潔(jie)净度、变形控(kong)制和作業(ye)安全，整个不锈钢網(wang)架地下组装不使用焊(han)接，而是采(cai)用擁(yong)有专利(li)的高強(qiang)不锈钢鉚(mao)釘(ding)連(lian)接技术，精(jing)度要达到毫米量级，铆钉数量就达到了12万套(tao)。

中微子探测装置建成后将解答哪些科学谜题？

中微子探测器，这个深藏(zang)于地下700米的科学重器，建成以后将为我们解開(kai)哪些科学谜题，又将探索(suo)到宇宙的哪些奥秘呢？

据了解，建成后，江门中微子实验将运行30年，预计在中微子质量順(shun)序、中微子混合參(can)数的精確(que)测量以及(ji)超新星、地球及太(tai)陽(yang)中微子研究方面产出系列重大物理成果。

中国科学院高能物理所研究员 江门中微子实验现场安装经理 胡涛：江门中微子实验的首要目標(biao)就是希(xi)望(wang)测量中微子的质量顺序，这个对中微子物理，包括天文物理都是非常重要的一个参数，第二进一步(bu)精确测量中微子振(zhen)蕩(dang)的一些参数，希望得到国際(ji)最先进的水平，希望有新的物理发现，除(chu)此之外我们可能还有一些在超新星爆发的机制、太阳核心的物理核反应，甚至地球模(mo)型(xing)的研究上，都是有可能有一些貢(gong)獻(xian)的。返(fan)回(hui)搜(sou)狐(hu)，查(zha)看更多

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