在地下700米 抓捕“幽灵粒子”
发布时间：2023-08-15 14:11:44 所属栏目：动态 来源：
导读：中微子，被认为是宇宙中最神秘的粒子之一，也被称为“幽灵粒子”。对于当下的人类来说，数以百亿计的中微子物体是当之无愧的探索宇宙生命的过去和光辉灿烂的未来的关键线索。虽然人类已经发现了它的存在，
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中微子，被认为是宇宙中最神秘的粒子之一，也被称为“幽灵粒子”。对于当下的人类来说，数以百亿计的中微子物体是当之无愧的探索宇宙生命的过去和光辉灿烂的未来的关键线索。虽然人类已经发现了它的存在，但是它的性质和“行为”还有许多未知之处。随着江门中微子实验室这一大科学装置的建设，我国在中微子研究方面将实现跨越式发展。 近日，由广州市科学技术局主办，广东科学中心和羊城晚报社联合承办的珠江科学大讲堂115讲，邀请到了中国科学院高能物理研究所研究员何苗，为大家带来“地下700米捕捉幽灵粒子”的科普讲座。何苗目前担任江门中微子实验小光电倍增管系统负责人，领导探测器研制和实验建设。 中微子是基本粒子之一，分为电子中微子、μ中微子、τ中微子三种。100多年前，科学家在研究β衰变现象时发现了中微子的身影。 之所以被称为“幽灵粒子”，是因为中微子很难被探测到。在很长的一段时间里，科学家们尝试了很多办法来捕捉中微子。1956年，美国科学家们利用核反应堆作为中微子源，使用一个类似三明治结构的探测器。当中微子穿过其中的液体闪烁体时会发光，产生一快一慢两个信号。捕捉到这两个信号就可以把中微子信号和环境中其他假信号区分开来，人类第一次“看到”中微子——电子中微子。随后，另外两种中微子（μ中微子、τ中微子）也被发现。 这一谜题在进一步的实验探究之中陆续得到了解释。在日本开展的实验中发现，中微子其实并没有变少，而是“变身”了——变成了另外一种类型。加拿大开展的实验则发现，虽然太阳中微子的原初数量减少了，但是三种中微子的数量之和并没有变少，证明了中微子并没有真正消失，而是发生了类型转换。而在这一“变身”过程中，还会出现中微子振荡现象。这是迄今为止唯一一个超出粒子物理标准模型的实验现象。 还有一个基本的物理问题有待解决——中微子的质量顺序，也就是给三种中微子称重。以往的研究已确认电子中微子与μ中微子在质量上的差异，但对于τ中微子以及它们之间的比较，仍存在未解决的争议，并有来自世界各地的实验室计划展开相关研究以证实或证伪不同假设。 江门中微子实验室中有一个地下实验大厅，主实验大厅跨度有50多米，是国际上最大的地下实验大厅。探测器会放置在该试验大厅的圆柱形的大水池之中。水池有44米宽、44米高，水池中间位置将有一个两万吨的液体闪烁体，放置在由不锈钢结构构成的网架上，挂上45000支探测效率最高的光电倍增管。整个探测器都将浸泡在35000吨超纯水中。 液体闪烁体要求保持超高的透明度和超低的杂质含量。两万吨的液体闪烁体中的灰尘不能高于0.01克。为了保证超高纯度，科学家们专门构建了4套纯化系统，用不同的方法把液体闪烁体中的杂质、不透明物质和其他气体去除掉。 搭建完网架结构后，就要搭建具有高透明度的、世界上最大的有机玻璃球。玻璃球总共有600吨重，它的板材之间的粘连使用的是有机玻璃自身的分子材料，也就是所说的“本体聚合”方法，其黏接能力超强。液体闪烁体发光后，其强度很弱，肉眼是无法看见的，需要特殊的器件——光电倍增器来进行探测。要使用到两种尺寸的光电倍增器，通过光电效应去捕捉微弱的发光反应。 探测器建好之后，预计从明年春天开始就会往里面球内灌装2万吨的液体闪烁体，球外灌装35000吨超纯水，最后顶部用黑色塑料遮光布进行遮挡，同时保证室内的环境一直都处于绝对无声无息的黑暗之中。 （编辑：汽车网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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