江门开平市金鸡镇打石山,青山翠绿、植被繁茂。看似寻常的风景下,却藏着一项世界级科研工程。从地面往下700米,江门中微子实验正在实施“捕捉”中微子的相关研究。这项研究既有望破解宇宙起源这一“天问”,也能为人类未来生活的改变提供科技支撑。
承担前沿研究重任
在一般人的印象中,“中微子”距离自己很遥远。实际上,每个人每秒钟都会与上万亿个中微子“亲密接触”。
中国科学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解释,中微子是自然界最基本的粒子之一,诞生于宇宙大爆炸、恒星核聚变、核电站反应等各类高能过程,是宇宙中最古老、数量最多的粒子。中微子不带电荷、质量极其微小,且几乎不与任何物质发生相互作用,穿透能力极强,难以被察觉,因此被科研界称为“幽灵粒子”。简单来说,中微子就像宇宙的“隐形信使”,承载着宇宙起源、天体演化的核心密码,是人类窥探宇宙真相的重要窗口。
李小男解释,由于中微子具有几乎“隐形”的特性,捕捉它必须隔绝一切外界干扰,地下700米处的花岗岩层如同一道坚固的“防护屏障”,能够有效阻挡地面上宇宙射线等各类干扰因素,为中微子的捕捉工作提供了稳定、无干扰的环境。此外,该选址距离阳江、台山核电站仅53公里,能够最大限度地捕捉到核电站产生的中微子,是实施相关研究的理想选址。
实现国际性突破
从打石山地面沿着隧道往深处前行700米,抵达实验大厅,就可以看到大厅正中央矗立的巨型有机玻璃球,其高度超过10层楼、直径达35.4米,是捕捉中微子的核心设备。
江门中微子实验中心探测器负责人衡月昆介绍,有机玻璃球内灌注了2万吨类似清水的液体闪烁体。这种液体拥有突破20米的光衰减长度,当中微子偶然与这种液体中的原子发生碰撞时,会释放出一丝极其微弱的光亮。虽然其亮度甚至低于萤火虫发出的光,但依靠有机玻璃球外部安装的4万余只光电倍增管,这些微弱的光信号便能放大成可被观测的轨迹,从而让中微子“显现踪迹”,并对其进行研究。
在实验现场的监控屏上,不时有小红点闪烁,江门中微子实验本底控制负责人、青年研究员赵洁解释:“这些红点正是中微子‘现身’的痕迹,我们团队全力做好本底控制,把各类干扰信号降到最低,就是为了让这些‘痕迹’更清晰、更准确,确保实验数据的可靠性。”
记者了解到,江门中微子实验于2015年动工建设,2025年8月26日完成液体闪烁体灌注并正式运行取数。2025年11月,该实验发布首个科研成果,仅通过59天有效数据的分析,就将两个中微子振荡参数的测量精度提升了1.5倍至1.8倍。江门中微子实验首席科学家、项目经理和发言人王贻芳院士认为:“这表明实验探测器的性能完全符合设计预期,其前所未有的测量精度使我们可以很快确定中微子质量顺序,检验3种中微子振荡的框架。”他形容,这一成果用两个月的数据实现了国际同类实验10年至20年的积累成效。
实践应用领域广泛
“中微子研究能填补粒子物理标准模型的空白,甚至可能催生新的物理理论,引领人类进入‘中微子物理新时代’,为暗物质、暗能量等更前沿的宇宙探索提供关键支撑。”王贻芳表示,中微子研究的核心目的是探索宇宙的起源与演化之谜。
从人类生活层面来看,中微子研究的影响触手可及。在能源领域,中微子探测技术可用于优化核电站运行效率、监测核废料安全,降低核能源使用风险;在地质探测领域,利用中微子的强穿透性,可实现地球内部结构的精准探测,助力地震预测、矿产资源勘探等,减少地质灾害带来的损失;在医疗领域,基于中微子相关技术衍生的探测手段,未来有望突破现有医学成像局限,实现更早期、更精准的疾病诊断,为人类健康保驾护航。此外,中微子研究还能推动高端制造业升级,像实验中自主研发的光电倍增管、巨型有机玻璃球等核心器件,其技术成果可广泛应用于航空航天、精密仪器等领域,打破国际技术垄断,带动相关产业高质量发展。
羊城晚报记者 陈卓栋
江门中微子实验: 藏在地下700米的国之重器
捕捉“幽灵粒子”的超级工程
来源:羊城晚报 2026年02月13日 版次:A03栏目:广货行天下·科创百例看广货作者:陈卓栋
江门开平市金鸡镇打石山,青山翠绿、植被繁茂。看似寻常的风景下,却藏着一项世界级科研工程。从地面往下700米,江门中微子实验正在实施“捕捉”中微子的相关研究。这项研究既有望破解宇宙起源这一“天问”,也能为人类未来生活的改变提供科技支撑。
承担前沿研究重任
在一般人的印象中,“中微子”距离自己很遥远。实际上,每个人每秒钟都会与上万亿个中微子“亲密接触”。
中国科学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解释,中微子是自然界最基本的粒子之一,诞生于宇宙大爆炸、恒星核聚变、核电站反应等各类高能过程,是宇宙中最古老、数量最多的粒子。中微子不带电荷、质量极其微小,且几乎不与任何物质发生相互作用,穿透能力极强,难以被察觉,因此被科研界称为“幽灵粒子”。简单来说,中微子就像宇宙的“隐形信使”,承载着宇宙起源、天体演化的核心密码,是人类窥探宇宙真相的重要窗口。
李小男解释,由于中微子具有几乎“隐形”的特性,捕捉它必须隔绝一切外界干扰,地下700米处的花岗岩层如同一道坚固的“防护屏障”,能够有效阻挡地面上宇宙射线等各类干扰因素,为中微子的捕捉工作提供了稳定、无干扰的环境。此外,该选址距离阳江、台山核电站仅53公里,能够最大限度地捕捉到核电站产生的中微子,是实施相关研究的理想选址。
实现国际性突破
从打石山地面沿着隧道往深处前行700米,抵达实验大厅,就可以看到大厅正中央矗立的巨型有机玻璃球,其高度超过10层楼、直径达35.4米,是捕捉中微子的核心设备。
江门中微子实验中心探测器负责人衡月昆介绍,有机玻璃球内灌注了2万吨类似清水的液体闪烁体。这种液体拥有突破20米的光衰减长度,当中微子偶然与这种液体中的原子发生碰撞时,会释放出一丝极其微弱的光亮。虽然其亮度甚至低于萤火虫发出的光,但依靠有机玻璃球外部安装的4万余只光电倍增管,这些微弱的光信号便能放大成可被观测的轨迹,从而让中微子“显现踪迹”,并对其进行研究。
在实验现场的监控屏上,不时有小红点闪烁,江门中微子实验本底控制负责人、青年研究员赵洁解释:“这些红点正是中微子‘现身’的痕迹,我们团队全力做好本底控制,把各类干扰信号降到最低,就是为了让这些‘痕迹’更清晰、更准确,确保实验数据的可靠性。”
记者了解到,江门中微子实验于2015年动工建设,2025年8月26日完成液体闪烁体灌注并正式运行取数。2025年11月,该实验发布首个科研成果,仅通过59天有效数据的分析,就将两个中微子振荡参数的测量精度提升了1.5倍至1.8倍。江门中微子实验首席科学家、项目经理和发言人王贻芳院士认为:“这表明实验探测器的性能完全符合设计预期,其前所未有的测量精度使我们可以很快确定中微子质量顺序,检验3种中微子振荡的框架。”他形容,这一成果用两个月的数据实现了国际同类实验10年至20年的积累成效。
实践应用领域广泛
“中微子研究能填补粒子物理标准模型的空白,甚至可能催生新的物理理论,引领人类进入‘中微子物理新时代’,为暗物质、暗能量等更前沿的宇宙探索提供关键支撑。”王贻芳表示,中微子研究的核心目的是探索宇宙的起源与演化之谜。
从人类生活层面来看,中微子研究的影响触手可及。在能源领域,中微子探测技术可用于优化核电站运行效率、监测核废料安全,降低核能源使用风险;在地质探测领域,利用中微子的强穿透性,可实现地球内部结构的精准探测,助力地震预测、矿产资源勘探等,减少地质灾害带来的损失;在医疗领域,基于中微子相关技术衍生的探测手段,未来有望突破现有医学成像局限,实现更早期、更精准的疾病诊断,为人类健康保驾护航。此外,中微子研究还能推动高端制造业升级,像实验中自主研发的光电倍增管、巨型有机玻璃球等核心器件,其技术成果可广泛应用于航空航天、精密仪器等领域,打破国际技术垄断,带动相关产业高质量发展。
羊城晚报记者 陈卓栋