我國開建第二個大型中微子實驗項目 位於地下700米無放射汙染

江門中微子實驗1月10日在廣東省江門市召開建設啟動會。這是繼大亞灣反應堆中微子實驗之後由中國主持的第二個大型中微子實驗。實驗國際合作組中方發言人、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳表示，江門中微子實驗提出了原創性的實驗方案，有望率先測定中微子質量順序。實驗將建設位於地下700米的地下洞室，實驗裝置沒有放射性，不會對環境造成汙染，這是一個無汙染科研項目。

江門中微子實驗基建工程現場

「這項實驗的首要科學目標是利用反應堆中微子振蕩確定中微子質量順序，它對人類了解物質微觀的基本結構和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。」王貽芳表示。

中微子是一種不帶電且質量極其微小的基本粒子。因為可以自由穿梭而且幾乎不與任何物質發生作用，所以中微子又被稱為「幽靈粒子」。大多粒子物理與核物理過程都伴隨著中微子的產生，比如像核發電和太陽發光等等。可以說，中微子在微觀層面上的粒子物理和宏觀層面上的宇宙起源及其演化等過程中都扮演著很重要的角色。

因為中微子質量非常小，測量它的絕對質量現在是不可能的，科學家目前所能進行的研究就是測量幾種中微子的質量順序。日本、美國、歐洲、印度、韓國等5個國家有7個實驗正在計劃或已進行這方面的研究。江門中微子實驗將測量中微子質量順序，精確測量中微子混合參數，同時也將研究大氣中微子、太陽中微子、超新星中微子、地球中微子等，具有豐富的物理目標。

王貽芳所長介紹，在實驗方案上，江門中微子實驗首次提出了利用核反應堆來進行實驗：「在我們之前沒有人提出過用多個核反應堆的工廠、用這樣一個大的探測器來測量中微子的質量順序。當然在這之前有理論家說過反應堆出來的中微子能譜，是有質量順序信息的，但從來沒有人把它具體化成為一個實驗方案。」

中國科學院高能物理研究所所長王貽芳（資料圖）

他還表示，這次試驗用來捕捉中微子的探測器也將是世界上能量精度最高、規模最大的液體閃爍體探測器，這將大大提高捕捉中微子的水平：「探測中微子最基本的方法就是讓中微子和我們的探測器的材料發生相互作用，發生作用以後，這個材料就會發光，我們在液體閃爍體的外面裝了光電探測器，所以它產生了光以後，光子就會到達這個光電探測器，光電探測器就會把這個光轉換為電信號，通過電纜把電信號給輸出來。」

在我們生活的日常環境中，實際存在大量的宇宙射線和來自巖石、空氣、灰塵的天然放射性。如果不加任何屏蔽，它們在探測器中產生的信號將比稀有的中微子信號多上億倍。因此，中微子探測器需要一個極其乾淨的環境：需要放在很深的地下，用巖石來阻擋宇宙射線；需要泡在水池中，用水來阻擋來自巖石、空氣、灰塵的天然放射性。

通過詳細的地質勘測，科學家們將實驗選址於江門市，這裡距廣東陽江和臺山反應堆群約53公裡，是世界上目前發現的最適合利用核反應堆測量中微子質量順序的地方。陽江核電站共有6個反應堆，已全部開建或建成，總熱功率為17.4GW。臺山核電站共規劃4個反應堆，2個在建，總熱功率為18.4GW。陽江與臺山核電站有效的反應堆群功率世界第一。

江門中微子實驗計劃2014年底開始建設，2019年底建成。建設內容包括：位於地下700米的地下洞室、大型的水池、一個裝滿2萬噸液體閃爍體和光電倍增管的中微子探測器以及少量配套的設施。王貽芳表示，江門中微子實驗裝置沒有放射性，天然環境中的放射性反而會干擾中微子探測器，因此所有的實驗裝置和材料都必須比日常環境更乾淨，另外，實驗本身也不會產生廢液、廢氣，不會對環境造成汙染，這是一個無汙染科研項目。

此次啟動的江門中微子實驗被高能物理研究所稱為「大亞灣二期實驗」，由於其科學意義重大、實驗方案獨特，吸引了世界科學界的強烈關注，目前組建的國際合作組，已有中國、義大利、法國、德國、俄羅斯等國家和地區的320多位研究人員參加實驗。未來，科學家們有望在這裡開始測量中微子質量的順序，了解物質微觀的基本結構和宏觀宇宙的起源與演化。

中微子作用

1.監測核武器製造

當利用核反應堆提取核武器原料「鈽」時，所產生的中微子流量會出現上升，因此，通過中微子探測器發出的信號，可以監測是否有製造核武器的可能。

2.找到反物質

在過去的近百年裡，人類始終沒有發現自然界中有反物質存在的跡象。可能的答案只有兩種——反物質已經徹底不存在了，或者它仍在別處。而中微子振蕩參數矩陣中的最後一個參數——CP相位角或許將最終揭開謎底。

3.讓通信無界限

中微子的隱身能力特別強，可以用做通信，使信息可以直穿地球甚至穿越宇宙，實現星際通信。

4.給地球做CT

中微子還有可能用於地球斷層掃描，進入我們無法觸及的地球深部。它可以讓人類對地球的構造、資源勘探有更深認識與了解，同時讓地震預報成為現實。