在广东江门,国家重大科技基础设施江门中微子实验装置正在紧张建设中。目前,位于地下700米的中心探测器有机玻璃球,已经完成赤道层安装,预计今年年底完成整个探测器的建设。
什么是中微子?我们为什么要探测它?这个深埋地下700米的探测装置到底长什么样?它将如何捕捉中微子?研究中微子又将解开哪些宇宙的奥秘?一起来看↓
什么是中微子?
为何要探测中微子?
每时每刻,我们的身体都会被数以万计的“隐身物质”穿过,我们却完全感知不到它们的存在。这些“隐身物质”,就是构成物质世界最基本的粒子之一——中微子。恒星内部的核反应,超新星的爆发,核反应堆的运行,以至于岩石中的放射性物质衰变,都产生大量中微子。
中国科学院高能物理所研究员、江门中微子实验现场安装经理胡涛介绍,中微子是一种不带电的中性粒子,所谓微,就是质量特别小,它比电子的质量大概还要小亿分之一,像电子、夸克一样都属于组成现在物质界的最基本粒子之一。因此,中微子很难被探测到,被称为“幽灵粒子”。
胡涛表示,因为中微子与普通物质的相互作用很弱,即能量交换非常少,所以探测器一定要做得特别大,才有可能得到足够多的样本,才能探测这些难以捕捉的“幽灵粒子”,我们正在建设的是一个巨大的、球形的深埋地下的探测器。
深埋地下700米
中微子探测装置长啥样?
我们的探测器是一个深埋地下的巨大球形装置。总台记者了解到,从江门中微子地下实验室的入口,到达地下700米深度的一个岩洞,需要乘坐缆车,大约15分钟,这个缆车也是科研人员每天上下通勤的“班车”,每次可同时搭载40多人。
进入岩洞中,在一个巨大水池中央的球形探测装置就是主探测器,它是一个直径35米的有机玻璃体,在外侧是不锈钢的支撑框架,光电倍增管等一系列探测设备的安装工作正在紧张进行当中。它就像一个深埋在地下的大“眼睛”,帮助科学家们捕捉中微子的痕迹。
地下“水晶球”
将如何捕捉“幽灵粒子”?
江门中微子探测器的主体部分(也就是这个直径约35米的有机玻璃球)建成后,玻璃球里面将灌入2万吨液体闪烁体,而它外部的水池里,将充满3.5万吨高纯水,相当于300万桶桶装水的量。
胡涛介绍,当外界的中微子进入到探测器内部,只要有一个中微子与液体闪烁体作用,它就会发出微弱的光,这个光是我们肉眼无法分辨的,不过探测器外围的数万个光电倍增管可以将其捕捉到,将光信号转化成电信号,并将微弱的电信号放大1000万倍。
光电倍增管把它由光信号转变成电信号,再通过电子学送到计算机,经过数据分析我们就可以得到中微子的一些性能了。
中微子探测器,这个深藏于地下700米的科学重器建成后,将运行30年,预计在中微子质量顺序中微子混合参数的精确测量以及超新星、地球及太阳中微子研究方面,产出系列重大物理成果。
转自:总台央视新闻
来源: 大湾区之声
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