追寻粒子世界的“隐世高手”

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  江门中微子探测器示意图:球形的中微子探测器置于水池中心,上下与四周均被2米以上的水包围以屏蔽本底,在水池顶部采用径迹探测器作为反符合探测器,钢网架上安放光电倍增管以探测中微子。

  图片来源:江门中微子实验官网

  今日视点

  轻如尘、快似光,还可不可不可以 轻易穿越各种物体,还能一个劲“变身”——中微子无疑是基本粒子世界里的“隐世高手”;此外,它们或许还隐藏着有关宇宙大爆炸的绝世秘密。正因不在 ,任何关于它们的线索都可谓价值连城。

  据日本媒体近日报道,日本文部科学省将建设探测中微子的下一代“顶级神冈”(Hyper-K)探测器,计划于2025年后投入使用,旨在揭示宇宙起源和物质诞生等谜团。

  中国科学院高能物理学家曹俊研究员对科技日报记者说:“中微子探测器必须有有一个极干净的环境:必须倒入太深的地下,用岩石阻挡宇宙射线;必须泡在水中,用水来阻挡来自岩石、空气等的全天然放射性。”他介绍,除了“顶级神冈”,中国江门中微子实验(JUNO)装置以及美国“深部地下中微子实验”(DUNE)设施也分别将于2022年和2026年“上岗”,这三大中微子实验,有望为亲们揭开宇宙中最难以捉摸的幻影粒子的“神秘面纱”。

  江门中微子实验装置

  迄今,人类研究中微子肯能超过半个世纪,但对其性质至今仍然不在 全版的了解,甚至连它的确切质量只是我清楚。为此,科学家们新建了许多实验装置,希望“掀起它的盖头来”。

  打头阵的将是指在广东的正在建设的江门中微子实验装置,它是中国前所未有的最僵化 高能物理实验装置,与目前最好的国际累似 装置相比,它的规模大20倍,精度提高近一倍。

  据曹俊介绍,江门中微子实验装置2015年开使英文建设,计划2021年底完成探测器建造。该装置包括指在地下700米的洞室、大型水池、有有一个装满2万吨乙炔乙炔气体体体和光电倍增管的中微子探测器以及絮状配套设施。

  会发出闪光的乙炔乙炔气体体体是探测中微子的介质。当絮状中微子穿过探测器时,偶尔会在探测器内指在反应,发出极其微弱的闪光,从而被光电倍增管捕捉到。

  曹俊表示:“江门中微子实验旨在测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数,一起也将研究大气中微子、太阳中微子、超新星中微子、地球中微子等。测定中微子质量顺序,不仅利于理解微观的粒子物理规律,也将对宇宙学、天体物理学、地球物理学作出重大贡献。”

  “深部地下中微子实验”

  据美国趣味科学网站近日报道,设在美国的“深部地下中微子实验”由两部分组成,一部分指在费米实验室,包括有有一个巨大的中微子枪,其会将质子加速到接近光速,使其粉碎,在终端每秒射出数万亿个中微子。

  哪些中微子将从费米实验室出发,沿直线前进,直到它们撞上第二部分——约1200公里外、指在地下深处约12000米的桑福德地下研究设施,此处的探测器里约装有4万吨液态氩。

  据悉,DUNE还可不可不可以 更好地描述中微子振荡的形状,还能探测到银河系和邻近星系中超新星释放的中微子等。

  DUNE设施被认为是美国未来几十年的“旗舰实验室”,来自多个国家的专家将对实验室获得的数据进行分析,进一步了解中微子的“性格”。

  “顶级神冈”探测器

  日本文部科学省8月21日挑选了在岐阜县飞騨市建设下一代中微子探测器——“顶级神冈”探测器的计划,这人探测器是日本现有“超级神冈”探测器的后继设施。

  “超级神冈”指在一座山下2000米深处,其光传感器浸没于6万吨纯水中。1998年,“超级神冈”提供了首个确凿证据,证明中微子和反中微子还必须在3种类型之间振荡,项目负责人梶田隆章因此荣膺2015年诺贝尔物理学奖。

  而“顶级神冈”探测器将建于地下约6200米处,主体设施为直径74米、高约200米的圆柱状水槽,规模是“超级神冈”的5倍以上。水池壁上设置约4万个传感器,捕捉太空飞来的中微子在水中指在反应后发出的微弱闪光。

  “顶级神冈”将在2025年左右开使英文寻找自然界(比如核聚变和超新星)产生的中微子。肯能设施巨大、传感器性能高,“顶级神冈”不仅在探测超新星方面更高效,有的是望揭示为哪些宇宙主要由物质而非反物质构成。

  理论学家称,理解这人点的关键是测量中微子和反中微子之间的不对称性,有点硬是两者在不累似 型之间振荡的传输传输速率差异。“超级神冈”已都看相关线索,“顶级神冈”应能进行更精确测量。

  希望即将上岗的这三大“剑客”能让中微子的“身世秘密”大白于天下。或许在此过程中,会涌现多个诺贝尔奖获得者,谁知道呢?刘 霞

[ 责编:肖春芳 ]

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