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实验简介
2013-08-02 | 浏览次数: | 【

  江门中微子实验将设计、研制并运行一个国际领先的中微子实验站,以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数,并进行其它多项科学前沿研究。

  【科学研究】中微子的质量顺序,是国际中微子研究的核心问题。日本、美国、欧洲、印度、韩国等5个国家有7个实验正在计划或已进行这方面的研究。江门中微子实验将测量中微子质量顺序,精确测量中微子混合参数,同时也将研究大气中微子、太阳中微子、超新星中微子、地球中微子等,具有丰富的物理目标。

  【实验建设】江门中微子实验计划2014年底开始建设,2019年底建成。建设内容包括:位于地下700米的地下洞室、大型的水池、一个装满2万吨液体闪烁体和光电倍增管的中微子探测器以及少量配套的设施。实验本身不产生废气、废液等有害物质,对周围环境也不产生有害影响。

  2万吨的液体闪烁体探测器,位于地下700米,能量分辨率达到前所未有的3%。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,从而被光敏器件(光电倍增管)探测到。液体闪烁体99.7%的成份是烷基苯,是日用洗涤剂的主要原材料,具有无毒、易生物降解、火灾风险低等优点。

  液体闪烁体密封在钢和有机玻璃制作的容器中,然后浸泡在一个巨大的水池中。水池中也安装光电倍增管,用来探测宇宙线。

  在我们生活的日常环境中,实际存在大量的宇宙射线和来自岩石、空气、灰尘的天然放射性。如果不加任何屏蔽,它们在探测器中产生的信号将比稀有的中微子信号多上亿倍。因此,中微子探测器需要一个极其干净的环境:需要放在很深的地下,用岩石来阻挡宇宙射线;需要泡在水池中,用水来阻挡来自岩石、空气、灰尘的天然放射性。

  【实验地点】江门中微子实验将建于广东江门开平市金鸡镇、赤水镇一带的打石山。

  江门中微子实验的大气中微子、太阳中微子、超新星中微子、地球中微子等研究对具体实验地点没有要求,但最重要的科学目标——测量中微子质量顺序,要求位于距反应堆约60公里,来自反应堆的中微子在此处振荡效应最明显。打石山正好位于距阳江和台山反应堆等距的53公里处。同时,山体也能屏蔽宇宙射线。

  【实验意义】粒子物理是最重要的科学前沿之一。中微子研究是国际粒子物理研究的热点,也是唯一有实验证据超出粒子物理标准模型,可以取得重大突破的方向,是粒子物理、天体物理和宇宙学研究的交叉。

  我国大亚湾实验已在这一世界前沿热点领域取得重大成果,发现了中微子第三种振荡模式,打开了理解反物质消失之谜的大门。江门中微子实验将解决国际中微子研究中下一个热点和重大问题:中微子质量顺序,不仅能对理解微观的粒子物理规律做出重大贡献,也将对宇宙学、天体物理、乃至地球物理做出重大贡献。

  江门中微子实验将带动建立一支国际领先的科研团队,使我国的粒子物理研究走在世界前列,并带动国内相关企业的技术创新,为实现科技强国战略做出重要贡献。


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