江门中微子项目预计2021年建成 有望首测中微子质量顺序
江门中微子实验探测器示意图。供图
江门中微子实验探测器示意图。供图
江门中微子国际合作实验项目预计2021年建成 有望首次测定中微子质量顺序
中新网上海1月14日电 (记者 许婧)江门中微子实验项目发言人、中科院高能物理研究所所长王贻芳14日在上海透露，作为目前中国主导的大型国际科学合作项目，江门中微子实验预计2021年全面完成建设，运行周期达20年以上，合作组将使液体闪烁体这一核心技术推进至前所未有的成熟度。
“实验运行后，不仅能对理解微观的粒子物理规律做出重大贡献，也将对宇宙学、天体物理乃至地球物理做出重大贡献，其项目经验对未来中国发起国际大科学计划和工程有重要参考价值。”王贻芳说。
中微子是一种不带电、质量极其微小的基本粒子，占构成物质世界的已知的12种基本粒子的四分之一；中微子无处不在，在微观粒子物理和宏观宇宙起源及演化中扮演着极为重要的角色。由于中微子仅参与非常微弱的弱相互作用，除非通过超大体积和超级灵敏的粒子探测器，否则难以被察觉到。
2018年，位于南极的“冰立方”中微子实验(icecube)就首次发现来自于猎户座40亿光年以外的“耀变体”中微子，证明了其中心有超级黑洞的活动星系核，确实可以加速宇宙射线到几万万亿电子伏特，比目前人类最强大的加速器高几千倍。这一发现，被《科学》杂志遴选为2018年国际最重大科学突破之一。
中国在中微子探索领域处于全球第一方阵。中国科学家主导的大亚湾中微子实验于2012年发现第三种全新的中微子振荡模式，完善了对三类中微子相互转变的理解，也因此获得2015国际基础科学突破奖(breakthroughprize)，以及2016年国家自然科学一等奖。
中科院高能物理研究所牵头的江门中微子实验(Jiangmen Underground Neutrino Observatory，JUNO)位于广东江门市开平附近埋深700米的地下实验室内。该实验的核心是一个直径35米、重2万吨，具有超高纯净度和国际最好能量精度的液体闪烁体中微子探测器。通过测量来自广东阳江和台山核电站的中微子，实验可以来测定中微子质量顺序、精确测量中微子振荡，同时开展对超新星中微子、大气中微子、太阳中微子、地球中微子、惰性中微子、核子衰变、暗物质间接探测等前沿方向的研究。该项目目前由来自17个不同的国家和地区、77个高校与科研院所、600多位科研人员组成。
项目副发言人之一、意大利国家核科学研究所资深研究员吉尔切诺·拉努奇表示，在世界几个最大规模的中微子实验项目中，江门中微子实验有望首次测定中微子质量顺序，对三类中微子振荡参数的完备性测量也将达到前所未有的1%精度。在基础研究基础上，带动国内新型建筑、化工工业、特种材料、特种分析测试仪器、光敏探测、微电子等相关高科技企业的核心技术创新。
记者从上海交大方面了解到，目前，中微子物理将是李政道研究所发展的重要方向之一，上海交大也成立了粒子物理与宇宙学研究所，开展中微子、暗物质和宇宙的起源和演化等多方面的研究。
除了刘江来教授作为江门中微子实验合作组执行委员会成员之一，承担了研制中心探测器刻度系统的课题，上海交大还引进了长期致力于寻找高能天体“陶中微子”和高能中微子舜变源的南极“冰立方”合作组成员徐东莲。在加入江门中微子实验合作组后，徐东莲计划开展中微子天文学方面研究，进一步拓宽这项实验的科学潜力。刘江来和徐东莲也是第13届江门中微子实验国际合作大会共同主席。
此外，上海交大主导的锦屏地下实验室的PandaX实验目前是国际上最灵敏度的暗物质实验之一，韩柯副教授团队正利用该实验开展寻找中微子是否是自己反粒子的判据。在理论方向上，何小刚、何红建和钱永忠教授长期活跃在中微子、宇宙学和核天体理论前沿，既为实验提供指导意见，也通过实验数据检验、限制理论。
当天，李政道研究所承办的第十三届江门中微子实验国际合作大会在上海交通大学举行，全球中微子科学家云集，他们将对实验中各子系统的准备情况和接口设计开展严格的内部评审，逐一评估是否可以满足实验的科学需求，并确定未来各国研究单位的任务和时间表。
据悉，大会之后，江门中微子实验首届国际科学咨询委员会会议将于1月19至20日在上海召开，届时来自日本东京大学、美国杜克大学、意大利SISSA研究所、德国慕尼黑工大、俄罗斯杜布纳联合核子研究所等世界顶尖学者们将听取各个课题负责人的报告，对实验项目的科学和实验方面提出咨询意见。(完)
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