
科学家在地下700米捉“鬼”
【科学家在地下700米捉“鬼”】近日,广东江门开平市一座静谧的山体深处,中国科学院高能物理研究所的新闻发布会现场掌声雷动。历时11年、耗资数十亿元打造的江门中微子实验装置(JUNO)正式宣布建成,并发布首个物理成果——通过59天数据采集,成功将太阳中微子振荡参数测量精度提升至国际领先水平。这场被网友戏称为“地下捉鬼”的科学行动,正揭开宇宙最古老粒子的神秘面纱。在江门地下700米的实验大厅内,一座直径41.1米的不锈钢巨球悬浮于44米深的水池中央,球体内盛装着两万吨无色透明的液体闪烁体。这个被科研人员称为"地下巨眼"的装置,正以每秒数万亿次的频率捕捉着来自太阳、核电站乃至宇宙深处的中微子——这些被称为"幽灵粒子"的基本粒子,每秒有3亿亿个穿过人体,却几乎不与任何物质发生作用。"中微子是宇宙诞生时遗留的原始物质,每立方厘米空间就存在300个。"JUNO合作组发言人王贻芳院士指着探测器内闪烁的微光解释道,"它们就像宇宙的快递员,携带着138亿年前大爆炸的原始信息。"这种近乎隐形的特性,让中微子成为研究宇宙演化的关键钥匙:正是其微小质量产生的引力效应,才使得早期宇宙的密度涨落得以保留,最终凝聚成星系与生命。实验选址的精妙,体现在地理与物理的双重智慧。江门装置与阳江、台山两座核电站构成等腰三角形,53公里的基线长度恰好处于中微子振荡极值区。而深藏于花岗岩山体下的实验大厅,则通过700米岩层将宇宙射线强度压制至地面的一亿分之一。"这相当于给探测器戴上降噪耳机。"项目工程师李小男比喻道,"任何微弱信号都可能蕴含重大发现,就像在暴雨中聆听蝉鸣。"
建设过程堪称现代工程奇迹。施工团队在坚硬岩层中开凿出能容纳13层楼高探测器的空间,日均抽排500吨地下水,用两年时间校准数万只光电倍增管的位置误差不超过0.1毫米。更突破性的是,科研人员自主研发出20英寸光电倍增管,性能超越日本垄断产品,成本降至四分之一。"这就像在纳米尺度上编织一张能捕捉光子的天罗地网。"王贻芳抚摸着探测器外壳感慨。
江门实验的诞生,承载着中国基础科学从跟跑到并跑的跨越。2012年,王贻芳团队在大亚湾实验中首次发现中微子第三种振荡模式,该成果被《科学》杂志评为年度全球十大科学突破。但真正的挑战在于测定中微子质量顺序——这个困扰物理学界70年的难题,关乎宇宙正反物质不对称之谜。
"就像要分辨三胞胎谁最重谁最轻,但只能通过他们投下的影子来判断。"项目青年科学家钱森用生动比喻解释技术难度。为捕捉每秒仅60个的有效信号,团队将探测器规模提升至国际同类实验的千倍,创新采用双钙钛矿晶体液体闪烁体,将能量分辨率提升至0.7%的国际顶尖水平。
这种执着源于对科学本质的追问。"中微子质量决定着宇宙的终极命运。"王贻芳指向探测器深处,"如果它们构成热暗物质,宇宙将加速膨胀直至撕裂;如果是冷暗物质,则可能坍缩重启。我们的测量正在逼近这个临界点。"
实验大厅的墙壁上,悬挂着大亚湾实验的老照片。照片中青涩的研究员,如今已白发苍苍。"科学探索就像接力赛,每一代人都要跑好自己的这一程。"王贻芳凝视着新探测器闪烁的蓝光说道。这个预计运行30年的装置,不仅将解开中微子质量顺序之谜,更可能发现质子衰变、探测超新星爆发,甚至接收宇宙大爆炸的背景中微子信号。
在社交媒体上,网友们的调侃背后是对科学的热情:"原来幽灵粒子不是玄幻小说,而是宇宙写给人类的情书""地下700米的浪漫,是科学家用十年光阴等待一个信号"。这种公众参与,正是基础科学最需要的土壤。正如钱森在实验室日志中所写:"我们不是在捕捉幽灵,而是在验收宇宙诞生时寄出的包裹。"
当夜幕降临,江门山体上的通风口透出点点蓝光,那是探测器仍在不知疲倦地记录着宇宙的低语。从大亚湾到地下700米,中国科学家用两代人的青春证明:基础科学没有捷径,唯有以最纯粹的好奇心,在人类认知的边界持续深耕。这些穿越138亿年的中微子,终将在东方智慧的光芒中,显露出宇宙最本真的模样。这场"捉鬼"行动,捉住的不仅是转瞬即逝的粒子,更是人类对真理永恒的追寻。当未来的某天,我们终于读懂中微子携带的宇宙密码时,今日在地下700米的坚守,将成为文明进程中一座不朽的里程碑。