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世界最大,！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

2024-10-11 10:10:25 來源：央視新聞客戶端 A+A-

記者今天（10月11日）從中國科學(xué)院獲悉，位于地下700米的江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）的中心探測器內(nèi)部,、世界最大的單體有機(jī)玻璃球已經(jīng)全部建成,，進(jìn)入建設(shè)的收官階段。

中微子是宇宙形成之初就存在的最古老也最原始的基本粒子，攜帶著非常多重要的神秘信息,，研究中微子對于認(rèn)識宇宙和我們現(xiàn)存的世界物質(zhì)都具有非常重要的意義,，也是國際最前沿的基礎(chǔ)科學(xué)。

江門中微子實(shí)驗(yàn)以測量中微子質(zhì)量順序?yàn)?strong data-source="cke">首要科學(xué)目標(biāo),，并進(jìn)行其它多項(xiàng)重大前沿研究,，其核心探測設(shè)備位于地下700米的實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)44米深的水池中央，它由直徑41米的不銹鋼網(wǎng)殼,、直徑35.4米的有機(jī)玻璃球,，以及2萬噸液體閃爍體、45000只光電倍增管等關(guān)鍵部件組成,。

世界最大,！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

世界最大！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

江門中微子實(shí)驗(yàn)2013年立項(xiàng),，2015年開工建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)硐室,，2021年底，地下硐室交付使用并開始探測器安裝,。目前,，江門中微子實(shí)驗(yàn)中心探測器最內(nèi)層的有機(jī)玻璃球已合攏，外層的不銹鋼網(wǎng)架和光電倍增管也在有序合攏中,，預(yù)計(jì)11月底完成全部安裝任務(wù),，并啟動超純水、液體閃爍體的灌裝,，2025年8月正式運(yùn)行取數(shù),，預(yù)計(jì)運(yùn)行約30年。

江門中微子實(shí)驗(yàn)有機(jī)玻璃球內(nèi)徑35.4米,，由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成,，有機(jī)玻璃凈重約600噸，是世界最大的單體有機(jī)玻璃球,。事實(shí)上,，相比其35.4米的直徑，12厘米厚的有機(jī)玻璃球按比例換算,，就好像雞蛋殼一樣薄,。有機(jī)玻璃板材生產(chǎn)采用獨(dú)特配方和工藝，具有高透光率和低本底的特點(diǎn),，其天然放射性本底鈾和釷的質(zhì)量占比小于一萬億分之一,。有機(jī)玻璃球粘接采用大體量注料、聚合,、退火的本體聚合技術(shù),，粘接縫總長度約2公里，并采用特殊方法對粘接縫進(jìn)行保護(hù),。

世界最大,！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

世界最大！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

世界最大,！地下700米的這個"玻璃球" 探尋宇宙之初

有機(jī)玻璃球作為探測中微子的靶物質(zhì)液閃的容器,，將承載20000噸液閃，同時整個球體置于純水中運(yùn)行,，運(yùn)行中需要長期承受約3000噸的浮力,，該受力通過有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn)、連接桿和不銹鋼節(jié)點(diǎn)傳遞到不銹鋼網(wǎng)殼主結(jié)構(gòu)上，在連接桿上裝有傳感器進(jìn)行受力監(jiān)測,。特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋入有機(jī)玻璃中作為有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn),，經(jīng)過反復(fù)設(shè)計(jì)優(yōu)化和上百次試驗(yàn)最終獲得超高承載能力，并且部分不銹鋼節(jié)點(diǎn)采用碟簧設(shè)計(jì)方案,、有效改善了有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn)的受力分布,。

為了建造這一大科學(xué)裝置，江門中微子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān),、多措并舉,，攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)：

成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際最高光子探測效率的光電倍增管，打破了該領(lǐng)域的國際壟斷,，并獲歐盟,、美國、日本等的專利授權(quán),。

研制出高強(qiáng)度,、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統(tǒng),。

研發(fā)了高潔凈度,、高密封、高效率的液體閃爍體（簡稱液閃）純化系統(tǒng),，獲得目前國際上衰減長度最高的液閃,。

采用水下電子學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以民用器件實(shí)現(xiàn)了航天級別的可靠性,。

完成有機(jī)玻璃球,、不銹鋼網(wǎng)架等探測器關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、研制,、批量生產(chǎn)及安裝,。

建成國內(nèi)最大跨度的深埋地下洞室,，該洞室頂部起拱跨度達(dá)49.5米,，相關(guān)施工屬于世界級的超常規(guī)地下工程。

江門中微子實(shí)驗(yàn)建成后將成為國際中微子研究的中心之一,，與日本的頂級神岡中微子實(shí)驗(yàn)和美國的深部地下中微子實(shí)驗(yàn)形成中微子研究的鼎足之勢,。這將使我國在中微子研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固。

（總臺央視記者帥俊全王帥）

(責(zé)任編輯：梁云嬌 CN079)