中微子又被稱為“幽靈粒子”，在基礎(chǔ)科學(xué),、宇宙研究中很有價值,。11月20日，隨著最后一個光電倍增管模塊安裝完成,，我國位于廣東江門市地下700米的大科學(xué)裝置——江門中微子探測裝置主體全部建成,。據(jù)了解，江門中微子探測裝置擁有世界最大單體有機(jī)玻璃球結(jié)構(gòu),，是目前世界最大,、最靈敏的液閃中微子探測裝置，預(yù)計明年正式投入使用,。該裝置為什么要建在地下,？我國中微子研究還有哪些新布局？一起聽聽南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院柳若愚副教授怎么說,。

江門

中微子

探測裝置為什么建在地下700米,？

中微子與物質(zhì)發(fā)生作用的概率低，穿透能力強(qiáng),，從而導(dǎo)致探測難度大,，被稱為“幽靈粒子”。柳若愚表示,，江門中微子探測裝置建在地下700米主要是為了屏蔽宇宙射線和其他外界因素的干擾,，“如果中微子探測裝置建在地面上，宇宙射線以及其他粒子就能輕易地抵達(dá),，包括空氣中,、土壤中，也會有一些天然的放射性元素,，干擾中微子的測量”,。中微子探測裝置建在地下700米，能有效屏蔽干擾因素，也不會影響中微子的捕獲,。

江門中微子探測裝置與既往中微子研究裝置有何不同,？

早前，歐洲在地中海,、俄羅斯在貝加爾湖中都啟用了立方公里級的深水中微子望遠(yuǎn)鏡,，南極洲冰立方中微子探測器也已運(yùn)行十余年，與既往的中微子裝置相較,，江門中微子探測裝置有何不同,？柳若愚表示，江門中微子探測裝置的科學(xué)目標(biāo)和探測原理與這些既往的中微子研究裝置都有所不同,。

江門中微子探測裝置主要測量核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中微子,，探測目標(biāo)能量在MeV，也就是10的6次方電子伏特附近,?！氨热缯f俄羅斯貝加爾湖下的探測器，以及南極洲的探測器,，它們主要探測的目標(biāo)能量段在TeV到PeV,，也就是10的12次方到10的15次方電子伏特附近”，這些探測裝置探測的是更高能的中微子,，跟江門中微子探測裝置的科學(xué)目標(biāo)不同,。

江門中微子探測裝置建成了目前世界最大的液閃中微子探測裝置，主要通過液體閃爍器來對中微子進(jìn)行探測,，而諸如貝加爾湖與南極洲的中微子探測裝置主要利用切倫科夫效應(yīng)來對中微子進(jìn)行探測,。切倫科夫效應(yīng)是一種物理學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)射的高能電子,，其速度比光在水中的速度大而比光在真空中的速度小時，可能會產(chǎn)生一種電磁輻射,。這種輻射達(dá)到一定強(qiáng)度后,，會在屏蔽某些核反應(yīng)堆的池水中出現(xiàn)微弱的淺藍(lán)色光輝，這是看得見的切倫科夫輻射,。這與江門中微子探測裝置的探測原理有所不同,。

“世界最大單體有機(jī)玻璃結(jié)構(gòu)”有什么用？

江門中微子探測裝置中有一個直徑達(dá)到35.4米的有機(jī)玻璃球,，是世界最大的單體有機(jī)玻璃球結(jié)構(gòu),，也是江門中微子探測裝置最核心的一個部件。柳若愚提到,，有機(jī)玻璃球內(nèi)部會裝有液體閃爍器,，當(dāng)中微子穿透有機(jī)玻璃球，打到液體里時，有概率和液體里的原子核發(fā)生相互作用,，這一過程中產(chǎn)生的伽馬光子會在液體閃爍器中激發(fā)一些可被捕捉到的輻射,。而在有機(jī)玻璃球里安裝的光電倍增管能捕捉中微子打上去產(chǎn)生的信號，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號,，從而實(shí)現(xiàn)對中微子的探測,。

世界最大單體有機(jī)玻璃結(jié)構(gòu)在工藝上也是一種突破，除了制造該結(jié)構(gòu)形態(tài)的精確性要求,，“這個結(jié)構(gòu)對拼裝拼接的精度都有要求,，它這個實(shí)驗(yàn)一下子要運(yùn)行幾十年，所以里面材料的耐用性要求也非常高,?！绷粲扪a(bǔ)充道。

江門中微子探測裝置會影響周邊環(huán)境嗎,？

對于江門中微子探測裝置的環(huán)境影響,，柳若愚表示，“這對于環(huán)境基本上是沒有什么影響的,，因?yàn)樗皇且粋€接收中微子的裝置,，并不會產(chǎn)生一些影響到環(huán)境的額外輻射”。

我國中微子研究還將有哪些布局,？

2020年12月12日,，我國大亞灣核反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)裝置完成科學(xué)使命，取得了發(fā)現(xiàn)中微子的第三種振蕩模式這一重要成果,，正式退役,。柳若愚提到，江門中微子實(shí)驗(yàn)的一個主要目標(biāo),，就是接著大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的成果去測定中微子的質(zhì)量順序,。

近年來，我國在中微子研究領(lǐng)域投入了較多力量,，除大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)和江門中微子實(shí)驗(yàn)外,，我們在更高能量段的中微子探測上也有所布局?！氨热缯f,，我們預(yù)期在我國南海建造一個大型的中微子探測器去探測更高能的中微子，和貝加爾湖還有南極洲的這些國外的探測器相比,，它們的探測能量段比較類似,。”柳若愚補(bǔ)充說,，“在中國的西北敦煌附近,，戈壁沙漠里面也安裝了一些射電的天線去探測一些中微子,，這些中微子的目標(biāo)能量段就更高，大概是10的17次方電子伏特之上,?！?/p>

柳若愚還說，在天文學(xué)有一種多信使天文學(xué)的說法,，是指我們不僅僅要通過光來探測和了解這個宇宙,，也要通過一些其他的信使來完成這個目標(biāo)，而中微子就是其中非常重要的一種,。因此,，“現(xiàn)在在國際上，中微子的天文學(xué)研究也越來越熱門,，我們國家在這個方面也有很多的布局和發(fā)展”,。