又一世界之最，中国建造12层楼高的水晶球，要逼幽灵粒子现身

两座核电站之间，700多米深的花岗岩下，正开掘一个巨大的空洞，容纳一个12层楼高的“水晶球”。来自球中的一次次闪烁，将吐露中微子的身世秘密。

两座核+ Y ( s ` { W }电站之间1 u a W q 6 ( 6，700多米深的花岗岩下，正开掘一个巨大的空洞，容纳一个12层楼高的水晶球。这个水晶球，将浸泡在一个灌有3万吨纯净水的池里，被钢架栓牢。圆柱体的水池，直径43.5米，深44米。水池上方是各种测量设施。

位于广东的正在建设的江门中微子实验装置，是中国前所未有的最复杂的高能物理实验装置。与当前最好的国际同类装置相比，它的规模大20倍，精度提高近一倍。

这t h a ! B 3 V是世界最大的有机玻璃球

中微子被称为幽灵粒子，为侦测它，人类不得不大费周章M % ,。如今，江门地下中微子实验观测站（JUNO）被物理学家寄r J T予厚望：精确地测量中微子的一些基` 8 U |本特性。

宇宙里到处都是中微子。每秒钟就有3亿亿个来自太阳的中微子穿过每个人的身体。中微子很难跟其他物质反应，穿行宇宙% : - 4如入无物之阵。现代的中微子实验b S q a : X /都会用巨量的靶物质作为陷阱，提高捕获中微子的几率。

JUNO的核心，是一个直径35.4米，厚12厘米的空心有机玻璃球。造这么大，是因为里面H 0 l 6要灌上2万吨的液体（叫做液闪）作为靶物质。

这是z 6 - Y T人* N J | % l ?类造过的最大的有w 6 o % 5 `机玻璃球。中科院高能物理所所长王贻芳曾告诉记者，目前世界上用于粒子物理的有机玻璃球，比它小20倍；水族馆的有机玻璃水箱也比它小得多。

这个水晶球的意义，是用# Z S E / - P I透明的# $ v介质，分开里面的液闪和外面的水。这个有机玻璃球必^ ] H [ 8 _须非常透明，同时结实。

12层高的空球，就像房子一样可能垮塌。其他材料造不出来，用有机玻璃也很难。因为有机玻璃很容易裂。没有造这种球的国家标$ ? K准。我们自己建造了一个力学实验室，自己做出一套标准。

这个水晶球的准备工作已经就绪。当实验大厅开掘完毕后，它M b V h 0 Z将在现场搭建,因. { x ~ ! j r 5 p为几十米的球无法通过隧道。

这是最大的地下人工洞穴

JUNO的前辈是大亚湾中微子实验装置。它们都利用了核裂变反应释放的海量中微子。不同的是，大亚湾侦测的是一个核电站的中微子；而JUNO则同时利用两个核电站，10个反应堆的中微子。

位于广东的阳江核电F g { # 的一个宽200米长2公里的矩形区域设置探测器。

53公里很远，从反应堆来的中微子流会变弱。所以，JUNO与大亚湾探测器相比，7 ~ M 7，. 5 4 |也会接收到大量的I 6 o _ X 1 O ? n无用信号。水池和水c ] j 7 g t池顶部的一些探测器，就是用来专门探测宇宙射线，以将相关信号排除出去。

2万吨液闪每天只能q # m ~ i X 5 1 L捕获到69 ^ F 1 I l )0个反应堆中微子、4个大气中微子、1个地球中微子、以及90个太阳中微子。与之相比，尽管山体遮挡让宇宙射线强度降低20万倍，宇宙射线干扰信号每天仍有10万次。

JUNO装了四万多只世界上最灵敏的眼睛——18r E Z F |000个20英寸的和26000个3英寸的% L N v光电倍增管。光电倍增管可以将微弱的光转化为电信号。由于JUNO要求极高的w P Z ^ +能量分辨率，之前的商业产P N F K品达不到标准。为此国内几家企业和研究所联合攻0 f t D Q | T W -关，已经研制出探测效率世界最高而且便宜的产品。

光电倍增管外形像大灯泡，内部是真空的，多年泡在水池里是有风险的。科学家考8 R k虑到：如果某个“灯泡”裂一点缝，水瞬间吸入真空，在空间中心反弹，t + R会形成激波。这种波破坏力极大，会引发连锁^ r ! g u #反应，毁掉其他的光电倍增管。

为此，他们给光电倍增管特制了一种保护罩，即使受损，水也不会急速涌入形成激波。

解决这些问题，喜欢物理的科学家可能觉得不那么好玩，比较繁琐。但要做出比较重要的科学成就，必须要承担这些麻烦。

在粒子物理标准Q h ) r模型中，中微子是没有质量的，而中微子? p +振荡表明它具有质量，这是一个超出标准模型的实验现象（暗物质是另一个标准模型无法解释的谜题）。所以中微子研究是现有理论的一个突破口。

JUNO可能在2021年试运行。它将以相当高的确信度，回答至关重要的“中微子质量顺序”的? 5 z 5 v , - h [问题，并精确测量多个中微子参数，为物理学大厦添上重要的一块砖。

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