在廣東江門一處靜謐的山體深處,地下700米的位置,一個巨大的“玻璃球”正靜靜等待著捕捉宇宙中最神秘的訪客——中微子。這種被稱為“幽靈粒子”的微小存在,每秒有數以億計的太陽中微子穿過人體,卻幾乎不與任何物質發生相互作用。科學家們耗費十余年建造這座地下實驗室,只為揭開中微子背后隱藏的宇宙奧秘。
中微子是構成物質世界的基本粒子之一,自宇宙大爆炸以來便充斥在每個角落。每立方厘米空間中約含有300個中微子,它們以接近光速的速度運動,穿透力極強。地球直徑超過1.2萬公里,但100億個中微子中可能只有一個會被地球物質攔截。這種特性使中微子成為物理學界最難以捉摸的研究對象,直到1956年人類才首次通過核反應堆觀測到其蹤跡。
江門中微子實驗裝置的核心探測器形似巨型西瓜,被安置在44米深的水池中。水池頂部覆蓋著面積達千平方米的宇宙射線探測器,形成雙重防護體系。選擇地下700米的深度并非偶然——山體巖層能有效屏蔽地面宇宙射線的干擾,為中微子探測創造純凈環境。這個全球首個超大規模中微子專用裝置,其規模是國際同類實驗的20至50倍,迫使科研團隊必須突破傳統技術框架。
實驗首席科學家王貽芳帶領團隊攻克了多項技術難題:研發新型光電倍增管與水下防爆系統,構建高精度液閃純化裝置,完成直徑41.1米的不銹鋼網架安裝,制造出直徑35.4米的有機玻璃球體。這些創新成果創造了多項世界紀錄,使裝置自今年8月啟動運行以來,已開始持續產生科研數據。目前每天能穩定探測到約50個來自核電站的中微子,每個有效信號都需從每秒千次事件、每日數千萬數據中精準篩選。
中微子研究承載著破解宇宙起源之謎的關鍵線索。在12種基本粒子中,中微子占據3種,其質量特性直接影響對宇宙演化、星系形成的認知。科學家推測這些神秘粒子可能攜帶反物質世界的密碼,而中微子質量排序研究正是當前國際競爭焦點。此前相關領域的突破已三次斬獲諾貝爾獎,江門實驗有望在三至五年內取得重要成果,若能捕捉到超新星爆發產生的中微子,更將推動天體物理學重大進展。
這項持續17年的科研工程背后,是王貽芳對基礎科學前沿的執著追求。從大亞灣中微子實驗發現新振蕩模式,到江門裝置突破技術極限,他始終強調中國必須在科學探索中占據獨特位置。“科學進步是經濟與技術發展的基石,我們必須通過自主創新彌補歷史欠賬。”面對“基礎研究有何用”的質疑,這位科學家以四大發明的歷史教訓作答:缺乏科學體系支撐的技術突破,終將限制文明發展高度。在這片地下700米的實驗室里,中國科學家正用獨特的方式,在人類認知邊界刻下新的坐標。











