在廣東江門的大山深處,大科學裝置——江門中微子實驗裝置正在緊張建設中。這個深藏在地下700米的實驗室所研究的是宇宙中的一種“幽靈粒子”——中微子。 這個神秘的實驗室長什么樣?它為什么要建這么深?“幽靈粒子”又是什么?央視新聞《頂級實驗室》帶你一探究竟↓中微子是構成物質世界最小的單元之一,其歷史十分古老,宇宙爆炸后幾秒,它們就誕生了。中微子在宇宙中無處不在。每秒間,就有700億個中微子從我們的指縫中穿過。然而,捕捉它并非易事。中微子個頭小、不帶電、來無影去無蹤,可輕易穿透人體和地球,被人叫作“幽靈粒子”。江門中微子實驗室正是國家為研究中微子而建設的大科學裝置。對其展開研究,我們就可能發(fā)現宇宙誕生之初的秘密。核反應堆是地球上產生中微子最集中的位置。江門市距離陽江、臺山兩處核電站均為53千米,兩大反應堆全面建成后總功率居世界第一,可獲得雙倍的實驗樣本。實驗室的位置距離其正上方的山頂有700米距離。如果把廣州新電視塔“小蠻腰”放進地下,塔尖離山體表面還有100米。為什么要建這么深?由于地面上有很強的宇宙射線,會干擾對中微子的探測。700米的山體和巖層就相當于過濾器,可將宇宙射線的強度大幅降低,讓我們得到純凈的中微子信號。深入地下700米沒那么容易,需要乘坐“小火車”,沿著1300米的斜井隧道行駛將近20分鐘,就像一場“地心歷險記”↓創(chuàng)下多項世界之最 這個神秘的實驗室長什么樣 不同于一般的實驗室,江門中微子實驗裝置的主體就像一只泡在冰水中的西瓜。△江門中微子實驗裝置 其最外側是由低放射性不銹鋼組成的網架,這是國內最大的單體不銹鋼結構,整個結構由12萬套高強螺栓固定。 網架內部是世界最大的單體有機玻璃結構——直徑35.4米、厚度卻僅有120毫米的有機玻璃球。雖然“薄如蛋殼”,卻有著極強的堅固性。科研人員采用了本體粘接工藝,讓263塊玻璃板渾然一體,完全看不出一點兒拼接的痕跡。整個球體構成了世界上能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測器。但是,想要捕捉到中微子的身影,還需要一個關鍵部件↓ 江門中微子探測器研制最難的一道關,就是被稱為最靈敏的“探測器眼睛”的4.5萬只光電倍增管。這些橢圓形的“黃金瞳”可以將中微子的光信號轉換成電信號,并放大1000萬倍,從而獲取到其能量、位置等信息,交由計算機分析處理。 在2016年之前,20寸的光電倍增管只有國外一家公司可以生產,售價一般在5萬元到6萬元一只,采購成本極高。當時,實現光電倍增管國產化,就如同橫在科研工作者面前的一座高山。最終,經過我國科研人員的苦心鉆研,2020年,1.5萬只光電倍增管全部出廠并通過驗收,實現了這項技術的國產化,也打破了國外30多年的壟斷。
如今,江門中微子實驗室已經建造了10年,科學家、工程師、建筑工人、后勤保障人員做著或許枯燥,卻極為浪漫的工作——身處700米深的地下,仰望著浩渺的星空。 到明年年初,實驗裝置中心的有機玻璃球就會被液體閃爍體充滿,在未來的二三十年間,將再也不會有人類涉足。它就像黑暗中的火柴,靜靜等待中微子劃亮。這里究竟能發(fā)現什么樣的宇宙奧秘 讓我們共同期待吧!
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