今天(19日),中國科學(xué)院高能物理研究所發(fā)布大科學(xué)裝置——江門中微子實(shí)驗(yàn)正式運(yùn)行后的首個重大科研成果。
證實(shí)太陽中微子偏差的存在
在這輪實(shí)驗(yàn)中,科研人員深度分析了今年8月26日該裝置正式運(yùn)行到11月2日之間共59天的反應(yīng)堆中微子數(shù)據(jù),并以此為依據(jù)測量了兩個振蕩參數(shù)。據(jù)了解,這兩個振蕩參數(shù)既可以通過太陽中微子來測定,也可以通過核反應(yīng)堆中微子來測定。此前,科學(xué)界用這兩種方法的數(shù)據(jù)測量結(jié)果有大約1.5倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差,被稱為“太陽中微子偏差”。此次江門中微子實(shí)驗(yàn)通過對核反應(yīng)堆測量的太陽中微子參數(shù),證實(shí)了這個偏差仍然存在,且測量精度相比以往國際上各類相關(guān)實(shí)驗(yàn)提高了1.5到1.8倍。通過這次江門中微子實(shí)驗(yàn)取得的成果表明,探測器達(dá)到了科學(xué)家們的設(shè)計(jì)要求,能夠高效從事物理學(xué)研究。
最主要的科學(xué)目標(biāo)是解決物理學(xué)中的一個重大問題:中微子的質(zhì)量順序
專家介紹,太陽中微子的振蕩模式跟核反應(yīng)堆中微子振蕩模式是非常類似的。通過精度的提高,科研人員可以對太陽中微子的振蕩有更好的了解,可以精確研究中微子整個振蕩矩陣的所有參數(shù),驗(yàn)證是不是只有三代中微子。歷史上人類曾經(jīng)認(rèn)為原子是最小的粒子,但是在后來的深入研究中,逐漸發(fā)現(xiàn)構(gòu)成今天我們的世界的基本粒子包括6種夸克、6種輕子,其中輕子中有3種是中微子,即:電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。而江門中微子實(shí)驗(yàn)最主要的科學(xué)目標(biāo)就是解決粒子物理學(xué)領(lǐng)域未來十年內(nèi)的一個重大問題,即:中微子的質(zhì)量順序,從而為探索未知物理世界打開新窗口。
江門中微子實(shí)驗(yàn)建設(shè)歷經(jīng)十年艱辛歷程
江門中微子實(shí)驗(yàn)由中國科學(xué)院高能物理研究所于2008年提出構(gòu)想,2015年啟動隧道和地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2021年12月完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)并開始了探測器在地下實(shí)驗(yàn)室的安裝建設(shè)。江門中微子實(shí)驗(yàn)的核心探測器為有效質(zhì)量達(dá)2萬噸的液體閃爍體探測器,安置于地下實(shí)驗(yàn)大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結(jié)構(gòu),承載了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、兩萬五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學(xué)、防磁線圈和隔光板等眾多關(guān)鍵部件。遍布探測器內(nèi)壁的光電倍增管協(xié)同工作,探測中微子與液閃相互作用產(chǎn)生的閃爍光,并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。
未來升級后將解決諸多領(lǐng)域的前沿交叉熱點(diǎn)難題
作為國際上首個運(yùn)行的超大規(guī)模和超高精度的中微子專用大科學(xué)裝置,江門中微子實(shí)驗(yàn)將助力科學(xué)家對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究。江門中微子實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)使用壽命為30年,后期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)。升級后,該裝置將探測中微子絕對質(zhì)量,檢驗(yàn)中微子是否為馬約拉納粒子,從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學(xué)的前沿交叉熱點(diǎn)難題,并深刻影響我們對宇宙的理解。
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