现代化 中国“画”｜看，地下700米捕捉“幽灵粒子”

(相关资料图)

江门 画中盛景我来探

在江门中微子实验室，记者看到两万吨液体闪烁体和光电倍增管构成的中微子探测器已现雏形。

在广东江门开平市金鸡镇、赤水镇一带的打石山，有一个深入地下700米的巨大实验装置。近日，广州日报全媒体记者来到这个实验装置所在的江门中微子实验室，探秘这个神秘的实验室的建设过程，了解科研工作者们如何捕捉和测量物质世界基本粒子——“幽灵粒子”中微子。

通过一条1266米长的斜井隧道，记者来到位于江门开平市金鸡镇打石山地下700多米以下的江门中微子实验室。

在这里，科研工作者们正在建造一个直径35米、两万吨液体闪烁体和光电倍增管构成的中微子探测器，用来进行测量中微子质量顺序等中微子研究。

实验大厅挖了足足两年

中科院高能物理研究所研究员、开平中微子研究中心主任李小男告诉记者，测量中微子质量顺序，最佳站址在距反应堆50至55公里处，来自台山、阳江电站反应堆的中微子在此处振荡效应最明显。经过详细的地质勘测，科学家们将实验站选址在开平市，这里山体满布花岗岩，岩石结构稳定且能屏蔽宇宙射线，是科研工作者发现的最适合利用核反应堆测量中微子质量顺序的地方。

“实验室建设遇到的第一个难点就是需要从地面上建造一条1266米的斜井直通地下700米，并在地下挖出一个跨度50米、高70米的实验大厅。”李小男感叹道。2015年1月10日，工程正式启动。刚开始，斜井每月最高能往前推进120多米。最为困难的是实验站的核心部位——实验大厅拱顶开挖。大厅拱顶跨度50米，施工人员发现大厅顶部有一条宽度达20厘米的花岗岩断层，施工前，工人们把大厅的位置已经移动了30米，但还是躲不开，因为这条断层横跨整个大厅，施工耗费了很多时间，每打一个孔就会漏水，在这种情况下施工难度特别大，必须要把水先堵上。

“我们用9米的锚杆打进岩石里用以固定岩石表面，再用30米的锚索确保岩石结构安全，固定了断层，抽取地下水再进行施工。”李小男介绍，这条断层和地下水的出现耽误了工期，这个大厅足足挖了2年才完工。

两万吨液体感应中微子闪烁

“江门中微子实验站建造的中微子探测器将是世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器！”中科院高能所研究员、江门中微子实验中心探测器经理、现场轮值安装经理衡月昆说。

据介绍，目前，江门中微子实验室正在700米深的地下建造一个世界最大的2万吨液体闪烁体探测器，被称为中心探测器。探测器研制攻克了几大技术难关，其中之一是建造承载两万吨液体巨大的有机玻璃球和不锈钢主结构。不锈钢主结构网壳跨度41米，该网壳承载直径35米多，由265块有机玻璃组成的中心探测器，以及两万只20英寸光电倍增管等。

“建造中心探测器有许多种方案，最后采用了以拼接方式，由265块有机玻璃组成一个大型的玻璃球容器，外面装不锈钢网架。”衡月昆说。到目前为止，有机玻璃安装升降平台及不锈钢网壳已经安装完成。

中心探测器容器里面装载的2万吨闪烁液体的是什么呢？衡月昆告诉记者，容器里不使用任何放射性物品和有害物。使用的只是一种叫烷基苯的液体，这种液体是人们日常生活中使用的洗衣粉（液）的原料，无毒、无味，对人体没有任何危害性。另外实验也不排放任何有害废物、废水和废气，不会污染地下水，中微子实验项目本身不产生中微子，也不生产或使用任何核燃料，这是一个无污染科研项目。

据介绍，当捕捉到来自反应堆的中微子时，中心探测器里的液体闪烁体会发出非常微弱的闪光，光电倍增管可以看到最微弱的闪光，并把它转为电信号，形成科学家们研究的数据。科技人员每天可以观测到约60个中微子。目前经研制出的国际最高光子探测效率的20英寸光电倍增管，既满足本专项和国际上其他中微子实验的迫切需求，又推动了国内企业在真空电子器件研究领域的发展，提高了技术水平和研发能力。

“该实验的首要科学目标是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序，了解物质构成规律，这对于人类了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义！”衡月昆说。

文、图/广州日报全媒体记者 黄文生 通讯员 刘悦湘广州日报·新花城编辑 李琳