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江门中微子专项:撑起中微子研究的新辉煌—新

发布时间:2017-12-03 阅读:

  江门中微子特别支持中微子的新荣耀 - 新闻中心 - 科学网

  熟悉中国科学院试点项目的人们知道,自2011年以来,中国科学院组织实施了A,B类科技战略性试点项目。一类专注于前瞻性的战略科技,B类则侧重于基础和交叉前沿的布局。

  但是,细心的人会发现,在一级飞行员专家名单上有一个特殊的入门江门中微子实验。与所有其他特殊项目不同的是,江门中微子实验项目只设计了一个实验。

  回顾过去,这个特殊的试点项目是由于国际独特的竞争而诞生的。在过去的五年中,中国已经采取措施支持中国中微子研究的新辉煌。

  提前五年启动项目

  江门中微子实验示范项目诞生了,也从大亚湾实验谈起。

  2007年10月,大亚湾反应堆中微子实验开始启动。在建设大亚湾项目的同时,热切希望看到三步科学家,下一步计算可以做点什么。

  在对各种可能性的后续研究中,中科院高能物理研究所所长王义芳和研究员曹军提出的当前中微子质谱计划很快成为二期实验的首选。然而,第二个实验是无法做到的,根据大亚湾实验的前提,中微子振荡的概率必须足够大。

  下午2点2012年3月8日,高能物理召开新闻发布会。王义芳向全世界宣布,大亚湾实验发现中微子的第三次振荡,振荡的几率为9.2%。这个结果远远超过了他们预期的1%至3%。科学研究人员知道该怎么做:后续的中微子实验能做到!

  最后,试点位于广东省江门市,距离阳江和泰山核电站约53公里。从大亚湾中微子二期试验改名为江门中微子实验。

  令人意外的是,这个项目比预期早了五年。如果大亚湾的业绩好,我们预计在2008年开始十年后续研究。曹军说。

  大亚湾实验结果公布后,中微子质量序列测量成为下一步的研究热点。美国,日本甚至印度都在逐步澄清下一步的计划。如果我们定期获得应用支持的资金渠道,那么这个新的研究项目至少要经过四到五年的时间。届时,这将是黄色的。曹军说。

  于是,他们申请了试点的特别支持。 2013年2月1日,成立了唯一一个试点项目的战略性试点项目。根据科学目标,江门中微子实验项目将重点解决国际中微子研究的下一个热点和重大课题:中微子的质量序列,与超新星中微子,地中微子,太阳中微子同步发展等一系列国际领先的天体物理研究巩固我国在中微子研究领域的国际领先地位。

  关键设备已实现本地化

  项目开始,技术挑战随之而来。大亚湾中微子实验项目积累的经验为江门中微子实验建设提供了支持,但未能解决所有新出现的技术问题。研究人员面临的第一个主要挑战是高量子效率光电倍增管的发展。

  中微子看不见,触摸,极难察觉,称为微粒的幽灵。为了检测中微子,我们需要一个非常微弱的光检测技术,即光电倍增管技术,它可以检测微弱的光信号,具有很高的灵敏度和超快的时间响应,就像猎人敏锐的眼睛一样。光电倍增管是粒子物理和核物理实验中的一个关键共同组成部分。其主要功能是将光信号转换成电信号。

  最初,大亚湾中微子实验使用了2,000多个八英寸光电倍增管,全部由日本的一位美国合作者购买。

  对于江门中微子实验来说,这种光电倍增管已经不能满足要求,必须在现有技术中予以打破,大大提高了探测效率,才有可能实现测量中微子质量阶数的科学目标。当我们在2008年提出实验的想法时,我们意识到了这个问题,设计了一种新型的光电倍增管,并开始了技术开发。不过,这个项目的早期启动给RUD带来了巨大的压力,直到2015年底,我们还是没有底,但最终还是没有成功。曹军告诉记者。

  截至2011年底,以高能,北京夜视科技有限公司,中国科学院西安光学精密机械研究所,中国核电控制系统有限公司,南京大学等单位各单位组成合作小组。

  4年来,克服了量子效率高的光阴极制备技术,微通道板和大型玻壳的技术难题,最终形成了量子效率,收集效率,单光电子峰 - 峰等关键技术指标的样品管。

  2016年11月,国内首条年产7500英寸75英寸20英寸光电倍增管生产线投入使用。截至今年9月18日,江门中微子项目已获得国内PMT 2016分会。

  朝着最高和最大

  2015年1月,该项目开工建设。中国国家主席白春礼为此致贺信:科学家在中微子研究领域取得的巨大进步,对巩固中国在中微子研究领域的领先地位具有重要意义。

  江门中微子实验将重点测量中微子的质量序列,并将进一步准确测量中微子混合参数。其土建工程规模约为大亚湾反应堆中微子实验的3〜5倍。王义芳在接受“中国科学报”记者采访时说。

  根据实验项目的计划和判断,江门中微子实验项目不仅大于大亚湾中微子实验项目,还将成为世界上最大,最高能量的液体闪烁体探测器。

  精度越高,我们可以找到的内容越多,因为可能少一点,那么我们错过了认识世界的机会。曹军说。

  实验要求探测器的能量精度为3%,甚至高于目前国际最佳水平的1倍。为了达到最高水平的准确度,不仅光电倍增管检测光子效率高,而且液体闪烁体的光子也是高效和高度透明的。

  为了测试透明度,研究人员在大亚湾实验中提出了8个中微子探测器之一。目前我们已经完成了20吨液体闪烁体的光学净化和背景净化,光学性能已经能够达到设计规格。对于放射性净化,我们仍在使用大亚湾探测器作进一步的研究。曹军说。

  与此同时,江门中微子实验需要2万吨液体闪光,是目前国际最大液体探伤仪的20倍。这对工程设计和施工提出了挑战。

  经过长时间的回顾和讨论,该项目最终选择使用有机玻璃罐装液体闪烁体。这意味着在项目建成后,江门将在地下700米左右有一个13层高的玻璃球。

  今天,有幸来到江门中微子实验基地的人,可以看到一大半以上的地下实验室建设,这是由建筑商克服了几千吨地下水的困难而建造的。三年后,这将成为科学家更清楚地观测到鬼粒子的地方,也将成为中国领先的国际中微子研究的新平台。

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