震驚！中國地下 700 米竟藏著個全球第一，它到底有啥用？

在廣東江門地下 700 米深處，一個 “神秘巨獸” 悄然蘇醒，它就是江門中微子實驗（JUNO）。2025 年 8 月 26 日，這個歷經十余年打磨的大科學裝置，成功完成 2 萬噸液體閃爍體灌注，正式運行取數，一躍成為全球首個運行的超大規模、超高精度中微子專用裝置，瞬間在科學界掀起波瀾，也勾起了大眾對神秘中微子世界的無限好奇。

中微子，這個宇宙中的 “隱形精靈”，堪稱粒子物理學界的 “網紅”。它不帶電，質量極輕，還不到電子質量的百萬分之一，卻能以接近光速風馳電掣般運動。而且，它幾乎不與任何物質發生反應，只參與微弱的弱相互作用，就像個高冷的獨行俠。超強的穿透力讓它能輕松穿過人體、地面，甚至整個地球，仿佛擁有 “穿墻術”，這也使得中微子的檢測難如登天，因此被科學家們稱為 “幽靈粒子”。可別小看這個 “幽靈”，它攜帶了宇宙起源和演化的重要信息，對認識宇宙和物質世界意義重大，是國際前沿基礎科學研究的 “香餑餑”。自 1956 年首次被證實存在以來，中微子領域研究已經斬獲 4 次諾貝爾獎，足見其在科學界的分量。

江門中微子實驗的 “舞臺” 選在廣東江門附近，這里距臺山和陽江核電站約 53 公里。這兩座核電站就像源源不斷的 “中微子發射源”，為實驗提供了絕佳的研究對象。實驗探測器靜靜 “躺” 在地下 700 米深處，之所以選址地下，是因為宇宙線會干擾中微子探測，讓設備出現假信號，而厚厚的巖層能像忠誠的衛士，屏蔽掉大部分宇宙線干擾，幾乎所有的中微子實驗都偏愛在地下開展。

這座探測器堪稱 “巨無霸”，核心是有效質量達 2 萬噸的液體閃爍體探測器（中心探測器），安置于地下實驗大廳 44 米深的水池中央。直徑 41.1 米的不銹鋼網殼宛如堅實的骨架，承載著諸多關鍵部件：直徑 35.4 米的有機玻璃球，如同晶瑩的 “水晶宮”；兩萬只 20 英寸光電倍增管和兩萬五千只 3 英寸光電倍增管，好似密密麻麻的 “眼睛”，不放過任何一絲微弱信號；還有前端電子學、電纜、防磁線圈和隔光板等，共同構成了一個精密復雜的探測系統。

當大量中微子浩浩蕩蕩穿過探測器時，極少的一部分會與液體閃爍體 “親密接觸”，發生反應并發出極其微弱的閃爍光。這時候，遍布探測器內壁的光電倍增管便大顯身手，它們協同工作，將這微弱的光信號迅速轉換為電信號，并放大千萬倍，最后傳輸到計算機中進行精細分析和研究。為了保證實驗的靈敏度和準確性，每個環節都暗藏 “黑科技”。有機玻璃板材采用獨特配方和工藝，天然放射性本底鈾和釷的質量占比小于一萬億分之一，透光率極高且本底極低；液體閃爍體經過層層純化，去除放射性雜質、惰性氣體等，光傳輸衰減長度大于 20 米，達到世界頂尖水平。

江門中微子實驗有著宏偉的科學目標，首要任務便是解開中微子質量排序之謎，即確定第三種中微子（ν?）是否比第二種（ν?）更重。與國際同類實驗相比，它對質量順序的測定不受地球物質效應和其他未知中微子振蕩參數的影響，還能顯著提高 6 個中微子振蕩參數中的三個參數的精度。同時，它還肩負著對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究的重任，甚至有望開啟探索未知物理的新窗口，比如搜尋不活躍中微子和探測質子衰變等。

從 2008 年中國科學院高能物理研究所提出構想，到 2013 年獲得中國科學院戰略性先導科技專項（A 類）支持，再到 2015 年啟動隧道和地下實驗室建設，這一路走來充滿艱辛。建設過程中，團隊攻克了超大跨度洞室圍巖變形控制、富水條件安全高效施工等世界級工程難題。在探測器安裝和液體灌注階段，更是精益求精。項目團隊先在 45 天內完成超過 6 萬噸超純水的灌注，將內外有機玻璃球的液位差控制到厘米量級，流量偏差不超過 0.5%，保障了探測器主體結構的安全穩定。隨后，歷經半年精細操作，將 2 萬噸液體閃爍體精準注入有機玻璃球內，同步完成純水置換，且滿足了超純水與液體閃爍體超高潔凈度、透明度和極低放射性本底等嚴苛要求。試運行期間首批獲取的數據顯示，探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期，這無疑是對科研團隊多年努力的最好回報。

值得一提的是，江門中微子實驗是個 “國際大家庭”，由中國科學院高能物理研究所主導，成員涵蓋來自 17 個國家和地區、74 個科研機構的近 700 名研究人員。它的設計使用壽命為 30 年，后期還可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗。升級后，將探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題，深刻影響我們對宇宙的理解。

江門中微子實驗的成功運行，就像一把鑰匙，為我們打開了探索宇宙奧秘的新大門。未來，隨著研究的深入，或許中微子將為我們揭開宇宙誕生、物質起源的神秘面紗，讓我們一起期待這個來自地下 700 米的 “全球第一” 帶給人類更多驚喜與突破。大家對中微子實驗還有哪些好奇之處？

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