大湾区地下700米,中国打造顶级物理“神器”,只为探索宇宙奥秘
在运行了整整3275天11小时43分钟后 , 埋藏在深圳大鹏新区大亚湾核反应堆旁花岗岩山腹底的大亚湾中微子实验装置终于圆满完成任务 , 正式退役 。
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不过这并不代表我们对中微子研究的步伐已然停滞 , 江门中微子实验基地将作为新的“接棒人”继续开展下一阶段的探索 , 如若进程顺利 , 这个深居大湾区地下700米的2万吨“巨球”必会成为全中国、乃至整个世界物理研究领域的顶级神器!
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中微子无处不在
【大湾区地下700米,中国打造顶级物理“神器”,只为探索宇宙奥秘】你知道吗?不管你是在吃饭、睡觉、还是走路时 , 每秒钟都会有几百到几亿个粒子从你的身体里穿过 , 但你却没法感知到它们的存在 , 它们就好像幽灵一样穿梭于地球和宇宙之间 , 它们就是中微子 。
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作为组成自然界最基本的一种粒子 , 中微子不仅个头小 , 而且质量轻 , 不带电的它们能够以接近光速运动 , 却和其他几乎所有物质仅有极为微弱的相互作用 , 所以我们基本没法感知到中微子的存在 , 科学家也把它们称作宇宙间的“隐身人” 。
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中微子的发现
最初中微子这一概念被提出是源自19世纪末到20世纪初之间物理学界对放射性的研究中 , 从假说的出现到定理大致轮廓的形成也就只用了短短3年时间 。 后来不断有科学家在实验中发现并观测到中微子 , 但首次捕捉高能中微子还是在2013年 , 跨过了近一个世纪的维度 。
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中微子虽是迄今为止人类了解最少的一种基本粒子 , 却依旧在物理学中占据了极为重要的地位 , 堪称高能物理学科的宠儿 。
中微子的重要性
按照我国科学院高能物理研究所副所长曹俊的原话所说:探索中微子领域的研究 , 填补着大片未知的空白 , 既能完善人类对物质世界最基本规律的认识 , 又可以对现有粒子物理论的标准模型进行突破 , 在中微子领域发掘得越深 , 越能开启新物理世界的大门 , 甚至能联动包括宇宙学、天文学等等多种学科 , 意义非凡 。
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中微子的探测难度
由于中微子和其他物质相互作用极小的特性 , 致使中微子的研究过程十分困难 。
首先用于探测中微子的仪器一定要足够大 , 才能发现到足够数量的中微子 , 其次要隔绝一切可能干扰到研究过程的影响因素 , 比如宇宙射线之类的 , 所以中微子的探测仪器和研究基地大多数都得建在地底下 。
首次捕捉到高能中微子的粒子探测器就是深埋在南极冰山之下的 , 捕捉到的也是源自太阳系以外的高能中微子 , 并非地球乃至太阳系内的 。
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从原则上来说 , 中微子两两组合能够产生三种振荡模式 , 前两种早在上个世纪末就已经被发现 , 唯独第三种仍是未知 。
中微子探测之中国力量
为了能在这个极具科学意义的领域有所突破 , 各个大国都相继进行了实验研究 , 我国自然也不示弱 。 依据核反应堆和天然山地地形带来的绝对优势 , 建立了大亚湾中微子研究基地 , 后发制人、分秒必争 , 终于抢在了竞争对手实验结束前25天顺利发现了中微子的第三种振荡模式 , 并成功测量到其振荡几率 。
而整个大亚湾中微子实验都被美国学者称之为“有史以来来自中国最重要的物理实验结果” 。
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从大亚湾到江门
既然大亚湾中微子实验目标已经完成 , 让设备继续运行只会浪费财力物力 , 于是我国科学家开启了下一阶段的科研任务——利用已经探测到的反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序 , 并提前在江门市着手开凿中微子实验室 , 按照预期大约会在明年建成 。
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据两次中微子实验项目的主要负责人 , 也是我国高能物理科学院高能物理研究所所长王贻芳院士所说:此次的江门中微子实验基地建在江门开平市金鸡镇到赤水镇一带的打石山地区 , 具体位于阳江及台山两大核电站的垂直平分线上 , 离了大概有53公里左右 。
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