在廣東江門開平市的大山深處,地下700米深處的巖層之中,隱藏著一個(gè)直徑35.4米的巨大球體。它里面裝著20000噸特殊的液體,靜靜地浸泡在35000噸超純凈的水中,就像一只巨大的眼睛。
幾個(gè)月前,這只“巨眼”終于“睜開”了,它看到的第一個(gè)畫面,就震驚了整個(gè)世界,暗示著宇宙新物理的存在。
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此時(shí)此刻,你正在做些什么?刷手機(jī)?喝咖啡?
但你不知道的是,在這一秒鐘內(nèi),就有數(shù)以億計(jì)的微小粒子穿透屋頂,穿透你的身體,甚至穿透了整個(gè)地球,呼嘯而去。
它們就是中微子,物理學(xué)家們口中的“幽靈粒子”。
它們無處不在,卻又無影無蹤。為了捕捉這些來無影去無蹤的家伙,中國(guó)科學(xué)家做了一個(gè)極為大膽的決定:在地下700米深處,建造世界上最大、最靈敏的液閃探測(cè)器——江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)。
2025年8月26日,這一天將被載入史冊(cè)。隨著最后一道指令的發(fā)出,JUNO正式開啟了它的物理取數(shù)之旅。
沉寂的地下實(shí)驗(yàn)室里,看似波瀾不驚,實(shí)則風(fēng)起云涌。
如果你走進(jìn)JUNO的內(nèi)部,會(huì)被眼前的景象震撼到失語。
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一個(gè)直徑35.4米的巨大有機(jī)玻璃球,被鋼架小心翼翼地托舉在中心。這不僅僅是一個(gè)容器,它里面裝載了20,000噸液體閃爍體
但這可不是普通的液體。為了讓中微子撞擊時(shí)發(fā)出的那一點(diǎn)點(diǎn)微弱閃光能被探測(cè)到,科學(xué)家們對(duì)這些液體患上了嚴(yán)重的“潔癖”。
根據(jù)最新公布的論文數(shù)據(jù),這些液體的透明度達(dá)到了驚人的程度——光子在其中的衰減長(zhǎng)度超過了20米(430nm波長(zhǎng)下)。什么概念?如果太平洋的水有這么清澈,你站在萬米高空的飛機(jī)上,能一眼看清海底的硬幣。
不僅如此,為了排除干擾,這里必須是世界上最“干凈”的地方。科學(xué)家們不僅要把灰塵擋在外面,甚至要從原子層面剔除雜質(zhì)。
數(shù)據(jù)顯示,液體中鈾和釷的濃度被控制在了10的負(fù)17次方克/克的級(jí)別。這意味著,在這些液體里,放射性雜質(zhì)少到了幾乎可以忽略不計(jì)。
這不僅僅是工程學(xué)的奇跡,更是人類追求純凈的極限。
有了最純凈的液體,還需要最敏銳的眼睛。
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在那個(gè)巨大的球體表面,密密麻麻地覆蓋著45,000多只光電倍增管(PMT)。其中有兩萬多只20英寸的“大眼睛”,還有兩萬五千多只3英寸的“小眼睛”。
它們像視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞一樣,死死地盯著球體內(nèi)部的黑暗。
當(dāng)一個(gè)中微子偶爾撞上液體中的原子核,會(huì)產(chǎn)生極其微弱的閃爍光。這光芒轉(zhuǎn)瞬即逝,比螢火蟲的光還要弱上萬倍。
但JUNO捕捉到了。
根據(jù)最新的性能測(cè)試結(jié)果,JUNO的光產(chǎn)額達(dá)到了每MeV能量1785個(gè)光電子。這個(gè)枯燥的數(shù)字背后,意味著JUNO擁有了世界上最敏銳的“夜視能力”,其能量分辨率高達(dá)2.9%
用通俗的話說,如果別的探測(cè)器看世界是360P的模糊視頻,那JUNO看到的就是4K超高清畫面。
這就是中國(guó)速度,這就是中國(guó)精度。
從2025年8月26日開始取數(shù),到11月2日,僅僅用了59天的有效數(shù)據(jù),JUNO就干了一件驚人的大事。
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在過去幾十年里,全世界的科學(xué)家通過各種實(shí)驗(yàn),試圖測(cè)量太陽中微子的振蕩參數(shù)。這不僅關(guān)乎我們對(duì)太陽的理解,更關(guān)乎宇宙演化的秘密。
而JUNO,僅用了兩個(gè)月的時(shí)間,就測(cè)量出了這些參數(shù),而且精度比過去所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總和還要高出1.6倍!
更重要的是,此前科學(xué)家們測(cè)量太陽中微子振蕩參數(shù)時(shí),發(fā)現(xiàn)了一件怪事:用太陽中微子測(cè)出來的數(shù)據(jù),和用核反應(yīng)堆反中微子測(cè)出來的數(shù)據(jù),總是對(duì)不上號(hào)。
兩者之間存在著一個(gè)極其微小的差異(1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差)。這個(gè)差異微小到,很多科學(xué)家曾以為那只是舊設(shè)備的測(cè)量誤差,或許只是個(gè)巧合。
這個(gè)差異被稱為“太陽中微子張力”。
但JUNO不相信巧合。憑借著前所未有的超高精度,JUNO在這短短兩個(gè)月里,死死地盯住了這個(gè)差異。
結(jié)果令人震驚:差異是真實(shí)存在的!
這意味著什么?這暗示著我們現(xiàn)有的物理學(xué)“圣經(jīng)”——標(biāo)準(zhǔn)模型,可能是不完整的!在這個(gè)微小的縫隙背后,或許隱藏著人類從未涉足的“新物理現(xiàn)象”。
JUNO項(xiàng)目經(jīng)理王一芳自信地表示:JUNO在運(yùn)行短短兩個(gè)月內(nèi)就達(dá)到如此高的精度,這表明JUNO的性能完全符合設(shè)計(jì)預(yù)期。他還透露,JUNO很快將不僅能確定中微子質(zhì)量排序,更能“尋找超越現(xiàn)有框架的新物理”。
這篇?jiǎng)倓偘l(fā)表的論文,不僅僅是一份性能報(bào)告,它是一份向宇宙深處發(fā)出的“戰(zhàn)書”。
JUNO已經(jīng)證明,它各項(xiàng)指標(biāo)不僅達(dá)標(biāo),甚至遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)預(yù)期
在未來的30年里,這只深埋地下700米的“巨眼”,將繼續(xù)凝視宇宙。它要解決中微子質(zhì)量順序這個(gè)未解之謎,它要監(jiān)測(cè)超新星爆發(fā)的瞬間,它要順著那道“幽靈差異”的縫隙,去窺探標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新世界。
發(fā)表日期: 2025年11月20日
來源期刊: arXiv (預(yù)印本平臺(tái)) / Chinese Physics C (已投稿)
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參考文獻(xiàn):
Angel Abusleme et al. (JUNO Collaboration). Initial performance results of the JUNO detector. arXiv:2511.14590v1 [hep-ex], 2025.
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