12層樓高的水晶球逼幽靈粒子現(xiàn)身 世界最大的有機(jī)玻璃球
兩座核電站之間
兩座核電站之間,700多米深的花崗巖下
位于廣東的正在建設(shè)的江門中微子實(shí)驗(yàn)裝置,是中國前所未有的最復(fù)雜的高能物理實(shí)驗(yàn)裝置
世界最大的有機(jī)玻璃球
中微子被稱為幽靈粒子
宇宙里到處都是中微子
JUNO的核心
這是人類造過的最大的有機(jī)玻璃球
這個(gè)水晶球的意義,是用透明的介質(zhì)
“12層高的空球,就像房子一樣可能垮塌
這個(gè)水晶球的準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒。當(dāng)實(shí)驗(yàn)大廳開掘完畢后
最大的地下人工洞穴
JUNO的前輩是大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)裝置。它們都利用了核裂變反應(yīng)釋放的海量中微子
位于廣東的陽江核電站將建6個(gè)反應(yīng)堆
曹俊告訴記者
53公里很遠(yuǎn)
容納這一切需要一個(gè)直徑50米
、高70米的巨型大廳。JUNO被設(shè)計(jì)在700多米的花崗巖山體下,以屏蔽宇宙射線干擾。為此
,JUNO正在山里鑿出國內(nèi)最大的地下洞穴。這也帶來了很多麻煩,打隧道和開挖大廳,都碰上了涌水,這使土建工程出現(xiàn)延期問題。項(xiàng)目組一邊灌漿堵水,一邊抽水。他們不敢全部堵住出水點(diǎn)精心調(diào)配的液體
中微子是這樣被偵測到的:一個(gè)中微子撞上了一個(gè)質(zhì)子,就化為一個(gè)中子和一個(gè)正電子
科學(xué)家制備液閃
大亞灣實(shí)驗(yàn)中
這種液閃主體是烷基苯
曹俊說
,為降低液體天然的放射性雜質(zhì)(比如氣態(tài)的氬、氪、氡,或固態(tài)的鈾),要通過三氧化二鋁過濾、減壓蒸餾、水萃取、蒸汽剝離一系列工序,相當(dāng)于把幾萬噸的液體“洗一遍、蒸一遍”。實(shí)際上,JUNO的有機(jī)玻璃球材料
,以及其他各種器材的材料,也要經(jīng)過處理以消除放射性。看到微光
JUNO在測量中微子的同時(shí)
,也會(huì)接收到大量的無用信號(hào)。水池和水池頂部的一些探測器,就是用來專門探測宇宙射線,以將相關(guān)信號(hào)排除出去。曹俊介紹說, 2萬噸液閃每天只能捕獲到60個(gè)反應(yīng)堆中微子
、4個(gè)大氣中微子、1個(gè)地球中微子、以及90個(gè)太陽中微子。與之相比,盡管山體遮擋讓宇宙射線強(qiáng)度降低20萬倍,宇宙射線干擾信號(hào)每天仍有10萬次。JUNO裝了四萬多只世界上最靈敏的眼睛——18000個(gè)20英寸的和26000個(gè)3英寸的光電倍增管
。光電倍增管可以將微弱的光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。由于JUNO要求極高的能量分辨率,之前的商業(yè)產(chǎn)品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。為此國內(nèi)幾家企業(yè)和研究所聯(lián)合攻關(guān),已經(jīng)研制出探測效率世界最高而且便宜的產(chǎn)品。光電倍增管外形像大燈泡
,內(nèi)部是真空的,多年泡在水池里是有風(fēng)險(xiǎn)的?div id="d48novz" class="flower left">為此
,他們給光電倍增管特制了一種保護(hù)罩,即使受損,水也不會(huì)急速涌入形成激波。“解決這些問題
,喜歡物理的科學(xué)家可能覺得不那么好玩,比較繁瑣。但要做出比較重要的科學(xué)成就,必須要承擔(dān)這些麻煩。”曹俊說。在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中
,中微子是沒有質(zhì)量的,而中微子振蕩表明它具有質(zhì)量,這是一個(gè)超出標(biāo)準(zhǔn)模型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(暗物質(zhì)是另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型無法解釋的謎題)。所以中微子研究是現(xiàn)有理論的一個(gè)突破口。JUNO可能在2021年試運(yùn)行
。它將以相當(dāng)高的確信度,回答至關(guān)重要的“中微子質(zhì)量順序”的問題,并精確測量多個(gè)中微子參數(shù),為物理學(xué)大廈添上重要的一塊磚。責(zé)任編輯:孫知兵
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