地下700米粒子捕手探索中微子奧秘(2)

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2024-10-25 10:34:19 光明日?qǐng)?bào)

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)2013年立項(xiàng)，2015年開(kāi)工建設(shè)地下洞室,。該洞室是國(guó)內(nèi)拱頂跨度最大的地下洞室,，頂部起拱跨度達(dá)49.5米。面對(duì)巖體富水性強(qiáng)等世界級(jí)工程難題，技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展大量技術(shù)研究并確定合理施工方案，最終地下洞室于2021年年底順利交付使用。

實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)有一個(gè)巨大的白色球體,，坐落在圓柱形的水池中，這是江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的核心探測(cè)設(shè)備——中心探測(cè)器,。中心探測(cè)器直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼承載著直徑35.4米的有機(jī)玻璃球,、2萬(wàn)噸液體閃爍體（液閃）、2萬(wàn)個(gè)20英寸光電倍增管,、2.5萬(wàn)個(gè)3英寸光電倍增管等部件,。探測(cè)器運(yùn)行時(shí)，水池中還要注入3.5萬(wàn)噸超純水,。

有機(jī)玻璃球由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成,，凈重約600噸，是世界最大的單體有機(jī)玻璃球,。為保證高透光率和低本底的特點(diǎn),，有機(jī)玻璃板材生產(chǎn)采用了獨(dú)特配方和工藝。拼接有機(jī)玻璃球時(shí)表面需要用膜材料和帶有水溶膠的紙進(jìn)行保護(hù),，防止氡及其衰變子體污染有機(jī)玻璃,。此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種方法降低老化速度,，確保探測(cè)器安全運(yùn)行,。

2萬(wàn)噸液閃起到了主要作用，當(dāng)大量中微子穿過(guò)探測(cè)器時(shí),，極少的一部分會(huì)與液閃發(fā)生反應(yīng),，發(fā)出極其微弱的閃爍光，被光電倍增管探測(cè)到,，從而達(dá)到捕捉中微子的目的,。液閃需要非常干凈,，高潔凈度,、高密封、高效率的純化系統(tǒng)去除了液閃中的放射性雜質(zhì),、惰性氣體等,，提高了透明度和光學(xué)性能。

密布于不銹鋼網(wǎng)殼內(nèi)側(cè)的光電倍增管為捕捉中微子布下了“天羅地網(wǎng)”。每個(gè)直徑足有半米長(zhǎng)的20英寸光電倍增管在中心探測(cè)器上要安裝2萬(wàn)個(gè),，再加上2.5萬(wàn)個(gè)3英寸光電倍增管,。這些光電倍增管將中微子與液閃反應(yīng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并放大千萬(wàn)倍,，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行具體分析和研究,。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的科學(xué)家們發(fā)明了一種全新構(gòu)型及電子放大方式的新型光電倍增管，最終研制出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光電倍增管樣管,，打破了國(guó)際壟斷,。

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