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誰能想到,中國已在地殼深處700米的巖層之下,成功完成了2萬噸特殊液體的精確注入?
這一深度相當于230層高樓疊加的高度,而所灌注的液體總量足以填滿整整8個標準泳池。
這并非普通的地下施工流程,背后隱藏著令美西方科學界都為之震撼的戰略布局——深埋于地下的這口“液罐”,究竟承載著怎樣的使命?
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宇宙里最社恐的幽靈粒子
我們先來認識這位被全球科研人員競相追尋的神秘存在——它擁有一個極具科幻色彩的名字:“幽靈粒子”,即物理學中廣為人知的中微子。
它們是穿梭于宇宙間的隱形旅者,數量之龐大令人咋舌:每一秒,都有數萬億個從中穿過人體,卻不會留下任何可察覺的痕跡。
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稱其為“社交恐懼癥患者”毫不為過,因其幾乎不與普通物質發生相互作用,想要捕捉它們,難度無異于用一張普通漁網攔截穿越整片海洋的光束。
盡管如此,人類對它的認知并非一片空白。早在上世紀中期,科學家便已確認這種微觀粒子的真實存在。
隨著研究不斷深入,著名的中微子振蕩現象被觀測到,證實了這類粒子具備質量——這一發現直接動搖了此前被視為鐵律的物理理論,并助力摘得2015年諾貝爾物理學獎桂冠。
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然而這一切仍遠遠未達終點。時至今日,中微子依舊藏有一個重大謎團:雖然已知其存在三種類型且能彼此轉換,但這三類之間的質量順序究竟如何排列?
這個關于質量層級的問題,困擾了國際物理學界長達半個多世紀,而位于江門地底的這臺巨型探測裝置,正是為此終極目標而建造。
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精準卡位的黃金地點
為了給這一極端敏感的探測系統尋覓理想居所,研究人員耗費大量心血進行選址評估,最終鎖定江門,并非出于地理或氣候優勢,而是基于一套極其精密的空間幾何計算。
該設備必須安置在一個極為特殊的“黃金位置”——距離陽江與臺山兩座核電站各自約53公里處。
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此數值絕非隨意設定,在粒子行為模型推演中顯示,唯有在此特定距離范圍內,中微子發生的振蕩效應最為顯著,從而極大提升關鍵數據捕獲的成功率。
此外,選擇向下挖掘700米豎井的原因在于,厚重的巖石層天然屏蔽了來自太空的宇宙射線干擾,如同一層高效的靜音屏障,為內部脆弱的核心探測器營造出近乎絕對潔凈的數據采集環境。
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步入這座地下迷宮的核心區域,最引人矚目的便是懸浮在44米深水池中央的巨大球形結構。
其外層由直徑達41.1米的不銹鋼網殼構成,宛如堅固骨架,支撐著內側那只極為精密的有機玻璃球體;而在這透明球心之中,封存著那被科研團隊視若珍寶的兩萬噸液體閃爍體。
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切勿將其誤認為尋常液體,這是一種經過精心配方調制的高科技“化學雞尾酒”——主體成分為線性烷基苯,輔以特制熒光物質和波長調節劑。
科學家們賦予它“液體黃金”的稱號,不僅因其高昂成本,更因灌注過程的技術門檻極高,嚴苛程度令人驚嘆。
此類液體必須處于完全無塵、無氧的理想環境中,哪怕混入一絲塵埃或產生微小氣泡,都將導致實驗信號嚴重失真,造成不可挽回的數據污染。
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試想一下,將兩萬噸液體緩緩注入一個巨型玻璃容器,同時需將流速、壓力及液面高度差控制在極窄區間內,這本身就是一項工程史上的壯舉。
項目團隊首先耗時45天,注入6萬噸超純水作為緩沖層——這些水的純凈度達到驚人水平,須經多重凈化工藝處理,精度要求堪比在奔涌不息的長江中精準倒入一杯水,誤差不得超過一根手指寬度。
只有在超純水形成的保護層穩定就位后,那兩萬噸閃爍液才得以緩慢注入,為避免湍流破壞整體結構,液位差被嚴格限制在厘米級以內。
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整個灌注流程持續近半年時間,期間對流量波動的容忍度極低,偏差不得超過0.5%。
當所有液體最終歸位,這臺龐大的粒子捕手便擁有了敏銳的“視覺神經”——在其巨大球體表面,密布著約兩萬只20英寸光電倍增管,以及額外兩萬五千只3英寸小型同類傳感器。
一旦某個幽靈般的中微子偶然撞擊液體中的原子核,便會激發出瞬間而微弱的閃光信號。
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在漆黑的地底深處,這些“眼睛”將以極高靈敏度捕捉到單個光子的閃現,進而幫助科學家反推出中微子的運動軌跡與屬性特征。
地下巨眼睜開探索永不止步
從地理位置篩選到工程建設推進,從超純水填充到“液體黃金”注入,江門中微子實驗裝置的每一步進展都伴隨著巨大挑戰與技術突破。
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這只深藏于地下700米的“巨眼”,不僅是無數科研人員與工程師智慧與汗水的結晶,更象征著人類向揭示宇宙基本法則邁出的關鍵一步。
如今,這只沉睡已久的眼睛已然開啟,正準備向困擾物理學領域超過半個世紀的質量排序難題發起全面攻堅。在這片寂靜幽深的地底世界,一場探尋宇宙深層奧秘的偉大征程,才剛剛啟航。
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參考資料:新快報《大國重器傳來好消息!江門中微子實驗首個重大成果發布》
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