中国地下700米，全球首个！揭开宇宙“幽灵粒子”的神秘面纱！

导语：

直径35.4米的有机玻璃球内，2万吨液体闪烁体正在探测来自宇宙的“幽灵粒子”，这是中国科学家用十年磨一剑打造的"超大规模和超高精度中微子专用大科学装置"。

2025年8月26日，广东江门地下700米深处，一个前所未有的科学装置——江门中微子实验（JUNO）正式运行取数。

经过十余年的准备和建设，这个全球首个超大规模和超高精度中微子专用大科学装置开始捕捉宇宙中的“幽灵粒子”——中微子。这是中国在地下700米创造的又一个全球第一，开启了探索未知物理的新窗口。

一、什么是“幽灵粒子”？

中微子是构成物质世界的基本粒子之一，也是宇宙中最古老、数量最多的粒子。从宇宙大爆炸起就弥散在宇宙中，无处不在却又“神出鬼没”。

它被称为“幽灵粒子”是因为其质量极轻、运动速度接近光速，几乎不与任何物质发生反应。瞬间就有上亿中微子穿透人体，但我们根本无法察觉。

直到1956年，人类才首次在核反应堆捕捉到中微子的踪迹。此后，中微子就成为物理学研究的重要课题，但仍有诸多未解之谜。

二、中国为何耗资巨大建造这个地下700米的装置？

江门中微子实验的构想始于2008年。2013年得到中国科学院战略性先导科技专项和广东省人民政府的支持。2015年启动隧道和地下实验室建设。

选择地下700米的原因是为了屏蔽宇宙射线的干扰。53公里外的台山和阳江核电站产生的中微子，为实验提供了理想的中微子源。

探测器核心是一个装载2万吨液体闪烁体的有机玻璃球，外壁镶嵌着数万只光电倍增管。一旦中微子与之发生反应，就会发出微弱的光信号——这些信号将被放大、记录、分析。

三、技术突破：从被封锁到节省数亿元

光电倍增管被称为科学家的“黄金瞳”，能够看到中微子击中闪烁体时发出的微弱荧光。这种亮度只是手机屏幕亮度的百亿分之一。

藏在玻璃内部的金属薄膜厚度只有几十纳米，曾是国外严密封锁的核心技术。中国科学家通过千万次试验，成功打破了这一垄断，使单个光电倍增管的价格降低了一倍以上。

江门中微子实验共有4.5万个光电倍增管，这项关键核心技术的突破，节省成本几亿元。

四、2万吨液体闪烁体灌注的技术挑战

项目团队首先在45天内完成超过6万吨超纯水的灌注，将内外有机玻璃球的液位差控制到厘米量级，流量偏差不超过0.5%。

随后历经半年的精细操作，将2万吨液体闪烁体精准注入直径35.4米的有机玻璃球内，并同步完成原有纯水的置换。

超纯水与液体闪烁体的超高洁净度、透明度和极低放射性本底等特殊要求全部得到满足。探测器在灌注完成后立刻进入正式运行取数阶段。

五、科学目标：揭开宇宙之谜

江门中微子实验将着手解决粒子物理学领域未来十年内的一个重大问题：中微子质量排序——即第三种中微子（ν₃）是否比第二种（ν₂）更重。

它将以前所未有的精度测量中微子能谱，显著提高6个中微子振荡参数中的三个参数的精度。

实验还将对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究，开启探索未知物理的新窗口。

六、国际合作：17个国家和地区携手探索宇宙

江门中微子实验是中国科学院高能物理研究所主导的重大国际合作项目。

成员涵盖来自17个国家和地区、74个科研机构的近700名研究人员。这样的国际合作规模在基础科学研究领域令人瞩目。

JUNO副发言人、意大利米兰大学及国家核物理研究所的教授Gioacchino Ranucci表示：“许多来自中国以外的研究团队带来了此前的专业知识，共同推动了该技术达到极限边界。”

七、30年设计寿命与未来升级计划

江门中微子实验的设计使用寿命为30年，后期可升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验。

这样的升级将探测中微子绝对质量，检验中微子是否为马约拉纳粒子，从而解决粒子物理、天体物理和宇宙学的前沿交叉热点难题，并深刻影响我们对宇宙的理解。

八、法律科普：大科学工程的法律保障

大科学工程涉及国际合作、知识产权保护等多种法律问题。江门中微子实验作为重大国际合作项目，其合作框架需要遵循《国际合作研究协议》等相关法律法规。

在知识产权方面，我国《科技进步法》、《专利法》等法律法规为科技成果提供了保护框架。江门中微子实验自主研发的光电倍增管技术打破国外垄断，体现了自主知识产权保护的重要性。

此外，大科学工程还涉及核安全法规、环境保护法规等一系列法律保障，确保科学研究在合法合规的前提下进行。

直径41.1米的不锈钢网壳支撑着整个探测器，承载着两万只20英寸光电倍增管和两万五千只3英寸光电倍增管。

当中微子与液体闪烁体相互作用产生的闪烁光被这些光电倍增管捕获时，宇宙的奥秘正在被一步步揭开。

江门中微子实验不仅开启了探索未知物理的新窗口，更见证了中国从跟随者到引领者的蜕变。