大亞灣反應堆中微子實驗裝置退役 中國中微子研究已走在世界前列

2020-12-12 國際在線

國際在線報導(記者:陳惠婷、魏鬱):中微子是宇宙中最古老、數量最多的物質粒子,研究其質量問題對研究物質本原和宇宙起源具有重要意義。中國中微子實驗研究由大亞灣反應堆中微子實驗起步,在十七年間實現了從無到有並跨入國際先進行列。12月12日,大亞灣實驗裝置完成其科學使命正式退役。而下一步,中國將在廣東江門開展中微子實驗,屆時將有18個國家和地區的78個機構近700位工作成員加入其中。

中微子研究核心問題是其質量問題,而中微子振蕩是最靈敏的中微子質量探針。世界各國曾有8個實驗建議,最終三個得以實施,其中一個在深圳大亞灣,其他兩個在韓國和法國。

大亞灣實驗的創始人之一、中科院高能物理研究所所長王貽芳院士介紹:「我們的實驗方案就是在靠近大亞灣核電站最近的山體下面建設三個實驗大廳,嶺澳大亞灣這是兩個近點,另外還有一個遠點。這個實驗應該說是世界上精度最高的一個反應堆中微子實驗。我們在靠近核反應堆的地下完成了3000多次的爆破,最終圓滿完成了這樣一個非常困難,也是風險很大的工作。」

經過艱苦探索,大亞灣實驗國際合作組於2012年發現了一種新的中微子振蕩,測得其振蕩大小為0.092,誤差為0.017。這一在我國本土誕生的重大成果一經發布,立即在國際高能物理界引起強烈反響。實驗成果入選美國《科學雜誌》2012年度十大科學突破,獲得了2016年度「基礎物理學突破獎」和2016年度國家自然科學一等獎。

12日,在大亞灣實驗裝置退役儀式上,王貽芳院士按下了停止運行的按鈕。記者看到,實驗大廳的水池外罩被打開,沉浸在碧藍色高純水中的4個中微子探測器終於重見天日。在這一刻,運行了3275天的實驗裝置正式停機退役。王貽芳院士介紹裝備退役的原因時說:「到目前為止,我們測量的統計誤差已經小於系統誤差,繼續運行也不會提高精度,其他的研究目標數據量也已經夠了。從投入產出比考慮到2020年底不再有繼續運行的意義,所以,我們提出退出現役,停止運行。」

大亞灣中微子實驗是以我國為主的大型國際合作實驗,以中美物理學家為主,組成了包括7個國家和地區的40多個單位在內的國際合作隊伍。

王貽芳表示,大亞灣研究使得中國基礎科學的國際合作走到了一個新高度。王貽芳說:「它的合作的範圍、內容、廣度、深度應該說以前都是沒有的。 一方面表明了我們中國對外開放的這樣一個姿態,也是我們願意融入國際大環境的一個很重要的一個表示。我們目標就是瞄著中國能夠真的在國際科學界成為一個大家認可的很好的參與者,也是一個很好的領導者。」

大亞灣實驗培養了一批具有國際水平的青年科學人才。2016年度國際純物理與應用物理聯合會(IUPAP)粒子與場領域的青年科學家獎授予了中國的青年科學家溫良劍,這也是該獎項第一次頒發給中國大陸的粒子物理學家。溫良劍說:「我個人理解(大亞灣實驗)是一個很國際化的實驗(平臺),這個在我學生時期也是極少見的在國內。所以有這樣一個很好的國際平臺,跟國外高水平的人去合作,有合作也有競爭,這個過程是很鍛鍊人的。 」

大亞灣實驗是我國中微子研究的開端。下一步,中國將在廣東江門開展中微子實驗,它的規模將比目前國際上同類探測器大20倍,同時它的性能也要提高差不多5倍。屆時,將有18個國家和地區的78個機構近700位工作成員加入。據介紹,江門中微子實驗裝備預計在2022年建成使用。

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