<legend id="9m0rv"></legend>
<legend id="9m0rv"></legend>
<big id="9m0rv"><dl id="9m0rv"></dl></big>
  • <ol id="9m0rv"></ol>
    <big id="9m0rv"></big>
  • <big id="9m0rv"><dl id="9m0rv"></dl></big><legend id="9m0rv"><dl id="9m0rv"></dl></legend>

    1. <ol id="9m0rv"></ol>

      1. 南方雜志 深度凝聚力量
        首頁
        往期
        南方
        雜志簡介
        單位公告
        官方媒體

        在地下700米深處探索宇宙奧秘

        2022-02-21 來源:南方雜志社 作者:史成雷

        江門中微子實驗站的項目團隊完成多項技術攻關,實現了多個“世界之最”。圖為工人在地下700米處 挖好的巨大洞室內安裝實驗設備

        粒子物理是當前最重要的前沿科學之一。江門中微子實驗站的建設,將奠定中國中微子研究領域的國際領先地位,為粵港澳大灣區綜合性國家科學中心建設提供重要支持

        ◎《南方》雜志記者/史成雷 發自江門

        ◎本文責編/郭芳

        以陽江核電站、臺山核電站為中心,分別畫一個半徑53公里的圓圈,其在陸地上的交會點就位于江門開平市金雞鎮。

        近日,《南方》雜志記者走進這個交會點——江門中微子實驗站。只見群山環繞,周圍的環境格外安靜。乘著纜車,在幽閉黑暗的環境里快速下降5分多鐘,就來到地下700米左右。從纜車出來,沿著坑洞再走數百米,轉過幾個彎,一個巨大的圓形洞室呈現在記者面前。

        中科院高能物理研究所研究員、開平中微子研究中心主任李小男介紹,這個洞室是迄今世界最大的實驗洞室。底部呈圓形,底深距穹頂達70米左右,水平跨度達50米。站在距底部40多米高的平層往下看,數十名工人正在緊張施工,安裝設備。

        粒子物理是當前最重要的前沿科學之一。其中,中微子研究是國際粒子物理研究的熱點。這個深入地下700米的巨大實驗裝置,便是為了捕捉和測量一種極小極輕(質量小于電子的百萬分之一)的物質世界基本粒子——中微子。

        今年的廣東省政府工作報告提出,強化戰略科技力量。其中包括加快江門中微子實驗站等建設,開工建設散裂中子源二期等項目,打造學科集中、區域集聚的世界一流重大科技基礎設施群?!敖T中微子實驗站的建設,將奠定中國中微子研究領域的國際領先地位?!崩钚∧姓f。

        地下700米捕捉“幽靈粒子”

        構成物質世界最基本的粒子有12種,其中三種是中微子。因檢測非常困難,中微子也被稱為“幽靈粒子”。

        過去的上百年里,中微子研究一直是物理界的熱門學科。自上世紀30年代人類發現中微子到現在,在中微子領域頒發的諾貝爾獎就已經有4次。

        李小男介紹,我國的中微子研究起步于2003年開始籌建的大亞灣反應堆中微子實驗站。這個由中國人主導的實驗成功發現了中微子的第三種振蕩模式,成為我國中微子研究的里程碑,實驗成果獲得了2016年度國家自然科學獎一等獎。

        大亞灣實驗完成了精確測量中微子第三種振蕩模式的歷史使命,使得在當前階段測量中微子質量順序和CP相位角成為可能,國際上紛紛制訂研究計劃以測定中微子質量順序,江門中微子實驗站的建設被提上日程。中國科學院于2013年以戰略性先導科技專項立項,與廣東省共建江門中微子實驗站。

        在江門中微子實驗站辦公樓,《南方》雜志記者看到,墻上鮮明地標示出“下一個挑戰:中微子質量順序”。

        “如果說大亞灣實驗站是中微子研究的起步階段,那么江門中微子實驗站則是跨越階段?!崩钚∧姓f,大亞灣實驗證明了中微子是有質量的,江門實驗就是要測出來三種中微子的質量順序,這對于目前中微子研究是最關鍵最需要回答的問題,對于研究宇宙起源等起到重要作用。

        “我們考察了多個地方,最后很幸運地找到了開平這個地方?!?談起這件往事,李小男仍然很開心。

        “幸運”來自兩個方面。

        一方面,核反應堆發電會產生大量中微子,因此實驗站一般選址在核電站附近。研究表明,距離反應堆53公里處中微子振蕩效應最明顯、最容易捕捉,而金雞鎮就位于陽江、臺山核電站各53公里處。目前,陽江、臺山核電站有效的反應堆群功率位居世界第一。反應堆功率越大,釋放的中微子就越多。

        另一方面,日常環境中存在大量的宇宙射線,如果不加任何屏蔽,它們在探測器中產生的信號將比稀有的中微子信號多上億倍。因此,中微子探測器需要放在很深的地下,用巖石來阻擋宇宙射線?!霸偌由系叵露词铱缍冗_到50米,需要靠巖體自身結構來支撐,這要求巖體必須是很堅硬的花崗巖,而金雞鎮打石山正好滿足所有條件?!崩钚∧姓f。

        誕生多個“世界之最”

        2015年,江門中微子實驗站正式動工建設,預計2023年投入使用?!赌戏健冯s志記者在現場看到,目前項目土建工程已基本完工,工人們正在洞室底部安裝實驗設備。

        李小男介紹,實驗設備叫做中心探測器,主要是在一個直徑35.4米的有機玻璃球里灌上2萬噸的液體閃爍體,外壁布滿數萬個光電倍增管,共同探測中微子被“俘獲”時產生的閃爍光。整個中心探測器浸泡在約4萬噸高純水的水池中。

        從液體閃爍體的重量來看,江門中微子實驗站規模達到了大亞灣中微子實驗站的1000倍,建成后將成為世界上最大最先進的液體閃爍體中微子實驗站。

        “整個實驗,對于液體閃爍體、高純水的透明度等都提出了極高的要求,對有機玻璃球的質量和透明度也要求極高?!崩钚∧薪忉?,在這個35.4米直徑的探測器中,中微子的光子至少要能夠在液閃中跑20米,這就需要極高的透光度。

        在建設過程中,江門中微子實驗站項目團隊不斷克服困難,完成多項技術攻關,實現了多個“世界之最”:世界最大的有機玻璃容器(直徑35.4米)、探測效率世界最高的光電倍增管(國產微通道板型光電倍增管的探測效率>30%)、世界最透明的液體閃爍體(衰減長度>20米)。

        基建方面的挑戰同樣巨大。要在地下700米開挖一個跨度50米的地下洞室,不能有一根柱子支撐,這在國內國際上都幾乎沒有先例。幾年來,施工人員克服嚴重的涌水、斷層等困難,最終在不久前的2021年12月完成基建工作。

        在江門中微子實驗站辦公樓會議室內,《南方》雜志記者看到一個“巨大的燈泡”。李小男介紹,這個“燈泡”是中國自主研發的20英寸的微通道板型光電倍增管,打破了國外壟斷,用于放在有機玻璃球的外壁鋼架上“捕捉”中微子,整個中心探測器將放置約1.7萬個20英寸的光電倍增管。

        打造世界一流重大科技基礎設施群

        今年的廣東省政府工作報告提出,實施基礎與應用基礎研究十年“卓粵”計劃,將1/3以上的省級科技創新戰略專項資金投向基礎研究。打造學科集中、區域集聚的世界一流重大科技基礎設施群。

        江門中微子實驗站作為中科院在廣東部署建設的5個國家重大科學裝置之一,以及納入國家“十四五”規劃的廣東5項重大科技基礎設施之一,將為粵港澳大灣區綜合性國家科學中心建設提供重要支持。

        李小男介紹,江門中微子實驗站與中山大學、東莞理工學院、五邑大學等諸多廣東高校均有合作?!按罂茖W裝置的帶動面很廣,比如我們在核電站附近設置了小型的液閃探測器,交由五邑大學負責。通過類似的方式,我們可以為廣東的高校培養相關的基礎研究人才”。

        江門市科技局相關領導告訴《南方》雜志記者:“當前,江門市正大力實施‘科技引領’工程。江門大力支持江門中微子實驗站建設,提升江門在國家科技戰略版圖中的顯示度和知名度,打造江門‘科技王牌軍’,以大科學裝置強化區域戰略科技力量?!?/p>

        為推動江門中微子實驗站建設,江門市一方面積極爭取省資金支持,解決工程經費問題,另一方面從用地指標、道路、供水、供電等方面均給予全方位的支持,確保實驗站基建工程順利完工。

        江門市科技局相關領導透露,為進一步拓展中微子實驗項目的前沿科學科普功能,目前江門市正與江門中微子實驗站合作,積極籌建中微子科普館,打造成青少年研學基地、全國科普教育基地,依托科普館進一步打造科普小鎮。

        記者觀察

        新基建,廣東發展新動能

        近年來,以重大科技基礎設施等為代表的新基建持續站上廣東各地投資“C位”。

        新基建,顧名思義為“新型基礎設施建設”,主要包括以5G、物聯網等為代表的信息基礎設施,以智能交通等為代表的融合基礎設施,以重大科技基礎設施等為代表的創新基礎設施。

        廣東新基建按下“快進鍵”,正成為廣東發展的強勁新動能,為經濟增長和自主創新提供有力支撐。

        今年,廣東省納入重點建設項目的新型基礎設施工程共50項,總投資額達到1837億元。

        信息通信設施是數字經濟的“大動脈”。投資500億元的全國一體化算力網絡粵港澳大灣區國家樞紐節點韶關數據中心集群建設項目,以及一大批5G、大數據等重點項目的開工建設,將為廣東數字經濟發展提供強勁引擎。

        汕頭化學與精細化工廣東省實驗室項目(一期)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(湛江)項目紛紛啟動,深圳市腦解析與腦模擬等重大科技基礎設施加快建設,對于廣東強化戰略科技力量、建設大灣區國際科技創新中心將起到重要作用。

        作為全國第一經濟大省,廣東在新基建方面率先布局,走在全國前列,正給自身發展帶來重大機遇。


        網編:陳冰青

        本網站由南方雜志版權所有,未經授權禁止復制或建立鏡像

        違法和不良信息舉報電話:020-87373397 18122015029 18122015068

        備案號:粵ICP備10025432號 | 新聞信息服務許可證 |

        粵公網安備 44010402002257號

        中共廣東省委主管主辦·南方雜志社·深度凝聚力量

        Copyright 南方雜志社 All rights reserved 2018.