日本擬建全球最大中微子探測器,命名為「頂級神岡」

2020-12-17 澎湃新聞

日本擬建全球最大中微子探測器，命名為「頂級神岡」

據英國《自然》雜誌網站報導，日本內閣近日批准了「頂級神岡」中微子探測器的建造計劃，並同意撥款3200萬美元作為首批建造費用。科學家期盼這一探測「巨頭」能帶來革命性發現，加深對中微子及反中微子行為差異的理解，並探測到質子衰變等。

「頂級神岡」是日本現有「超級神岡」探測器的「繼任者」。1998年，「超級神岡」提供了中微子振蕩的首個確鑿證據，將負責人梶田隆章送上2015年諾貝爾物理學獎領獎臺。「頂級神岡」建成後將成為迄今最大的中微子探測器。

「頂級神岡」將建於岐阜縣飛彈市地下，能探測宇宙射線、太陽、超新星和粒子加速器等各種來源產生的海量中微子。主體設施直徑68米、深約71米、儲水26萬噸，是「超級神岡」的5倍多，水池壁上約4萬個光電倍增管，可捕捉中微子與水反應發出的微光。

梶田隆章16日表示，中微子物理學家對「頂級神岡」的到來滿懷期待，因為它能研究中微子與反中微子的行為差異，這有助於解釋為什麼宇宙看似由物質主導。「超級神岡」已看到一些「蛛絲馬跡」，但「頂級神岡」和美國「深層地下中微子實驗」（DUNE，使用液態氬）應能使用不同技術實現高精度測量，從而相互佐證。DUNE將於2025年啟動。除這兩大「巨頭」外，位於中國廣東的「江門地下中微子實驗（JUNO）」也是本世紀20年代將開始運行的三大主要中微子實驗之一，它將於2021年開始收集數據。

東京大學物理學家、「超級神岡」發言人中清水雅之表示，「頂級神岡」還有望發現質子衰變。質子衰變從未被觀察到，因此極罕見，這意味著質子的平均壽命超過10的34次方年。

在粒子物理學標準模型中，質子不能衰變，但許多試圖取代標準模型的理論預言了質子衰變。由於「頂級神岡」用於探測中微子的水量遠超「前任」，因此更可能觀測到質子衰變。如果沒有，那意味著質子的平均壽命還將增加十倍。

據悉，「頂級神岡」總費用約6億美元，日本將提供75%左右，其餘資金將由英國和加拿大等支付。日本物理學家表示，日本議會可能於下月正式批准該項目。

（原標題：日本擬建全球最大中微子探測器）

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