在一座名叫“打石山”的深山里,一群人正在地下700米深处,打造一个有巨型“水球”的神秘基地。这里是目前国内跨度最大的地下洞室,光是用来支撑水球的网壳就用了900吨不锈钢材料。这个基地被称为“江门中微子实验”。1月21日,随着第一根16米高的不锈钢支柱安装就位,巨型“水球”的现场安装工作成功迈出了第一步。
中微子是基本粒子世界中的“隐士”,号称“幽灵粒子”,质量小,不带电,它们从人体穿过,从地球穿过,几乎不与任何物质发生相互作用。中微子的质量顺序,是研究中微子质量及宇宙演化的基础,也是国际中微子研究的核心问题。江门中微子实验,就是用来捕捉中微子并测量中微子质量顺序的大科学工程。
按照设计,江门中微子实验是位于地下700米,近12层楼高的地下洞室里,有一个大型的水池,一个中微子探测器,以及少量配套的设施。中微子探测器是江门中微子实验的“心脏”,将装满2万吨液体闪烁体和数万只光电倍增管。液体闪烁体是探测中微子的介质,当大量中微子穿过探测器时,偶尔会在探测器内发生反应,发出极其微弱的闪烁光。
江门中微子实验的建设全流程大致分为三步。第一步是土建。2015年,江门中微子实验破土动工,开始地下实验室的土建工作,“这是国内跨度最大的地下洞室,由于地下水超出了研究人员的预期,土建过程中,我们面临了巨大困难,土建延期三年,直到2021年底才基本完成。”曹俊说。土建完成后,“第二步是探测器安装,将持续约1年半。安装完后是第三步——液体闪烁体的生产与灌装,大约需要半年时间。”曹俊说。
江门中微子实验探测器的现场安装工作几乎都要在地下完成。“由于探测器巨大,我们只能将部件运往地下实验室,在地下完成组装。”曹俊说。土建期间,科研人员已经准备好了相关部件。“我们一直在同步开展探测器技术研发和部件生产,攻克了大量的关键技术问题,比如发明了世界上探测效率最高的光电倍增管,研制了最透明的液体闪烁体等等。目前大部分部件已在工厂完成生产,存储在工厂或租用的仓库、测试场地。”曹俊说。