江門中微子實驗室(Jiangmen Underground Neutrino Observatory,簡稱 JUNO)位於廣東省江門市台山縣的地下約 700 米處。該實驗室由中國科學院高能物理研究所主導,並與法國、義大利、美國等多國科研團隊合作,屬於國家重大科技基礎設施之一。實驗室於 2015 年開始建設,2024年正式運作收集數據。

實驗室的核心探測器是一個直徑約 35 米的球形液體閃爍體容器,這個「水晶球」裝滿超級乾淨液體的探測器,裡面可以捕捉一種超級隱形的小精靈——中微子。為了幫助「水晶球」看得更清楚,它的外面還圍著好幾萬顆像「貓眼」一樣的眼睛,這些眼睛就是光電倍增管(PMT),專門用來偵測微弱的閃光。整個裝置被置於巨大水池中,利用水和岩石層屏蔽宇宙射線與環境輻射的干擾。 

美國科幻電影《2012末日預言》,描述太陽風暴釋放的微粒子,使地球核心急速升溫,引發地震、海嘯以及陸地沉沒等災難。電影情節雖然是虛構及誇張,不過讓人意識到中微子的存在。

什麼是中微子 

中微子就像宇宙裡的「隱形忍者」,它是看不見、摸不著,極輕、不帶電的基本粒子,又被稱為「幽靈粒子」。它在宇宙中無所不在,幾乎不與任何物質發生相互作用,需要儀器來捕捉。 中微子主要來自核反應,例如太陽核聚變、核電站運行、放射性衰變、超新星爆發以及宇宙射線與物質相互作用等。 

研究中微子的用途 

中微子的研究,有望揭示新的物理定律,中微子的質量和變化方式,也可能告訴我們宇宙是怎麼演化。中微子能直接穿透恆星內部,攜帶爆炸的信息,提前讓天文學家獲知爆炸訊號,並研究恆星爆炸與元素形成過程。中微子亦可以幫助科學家估算地球內部熱量來源比例,改善地球演化模型;中微子探測技術可用於監測核反應堆運行狀態,對核能安全和防擴散具有潛在應用價值。

江門中微子實驗室 

圖片來源:新華網

實驗室使用2萬個光電倍增管、2.5萬個光電倍增管深測信號,鋪建起來仿如走進科幻世界。

 圖片來源:視覺中國