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揭秘国家自然科学一等奖探测器研究项目背后的故事

2017-02-22 00:33
魏丁小陆
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大亚湾中微子实验项目是由中科院牵头、中广核参与的世界级物理研究项目,双方于2006年9月正式签约开展合作。实验项目包括两个近端探测器实验厅、1个远端探测器实验厅、1个中部实验厅、1个液闪灌装厅以及连接各实验厅的隧道及洞外配套工程。

工程选址位于大亚湾核电站后方的排牙山山体中的地下空间,距排牙山山体表面深100米至300米不等。大亚湾中微子实验有中、美等7个国家和地区的38个单位近300位科学家参与。

其中,作为项目牵头方和主导方,中国科学院高能物理研究所多达80位科学家参与,位于美国长岛的布鲁克海文国立实验室有23位科学家参与。

大亚湾最近着实又火了一把!“国家自然科学奖一等奖”经过17年9度空缺后,今年终于花落“大亚湾中微子实验”。

获奖消息传出后,有不少媒体小伙伴来大亚湾一探究竟,为大家揭秘大亚湾中微子实验背后的故事。

■为什么选在大亚湾做实验?

大亚湾中微子实验室位于中广核的大亚湾核电基地内,但实验室是中科院的。当然,中广核在这个项目中的贡献也不少。

谈及为什么选在大亚湾做实验,中国科学院院士、大亚湾中微子实验项目负责人王贻芳说:“关键在实验的精度。实验环境要求更深、更暗、更干净,数据分析则要争分夺秒。”

从大亚湾核电站的山底一路向下,穿过3000米的隧道,位于实验厅里的中微子探测器正静静“坐”在深蓝色的超纯水中,睁大“眼睛”紧紧盯着来自核反应堆的中微子。

2012年3月8日,大亚湾实验室拔得头筹:发现了第三种中微子振荡模式,并精确测量到其振荡概率,韩国科学家的结果比我们晚了25天。

中广核研究院副总经理孙吉良说,大亚湾实验室厂址地理条件得天独厚,经国内外专家反复比较论证,这是世界上进行这一测量的最佳地点,预期可以达到0.01的测量精度,取得重要的原始创新成果。大亚湾中微子实验位于大亚湾核电基地的山洞内。中微子在自然界极难捕捉到,而大亚湾核电基地有6台百万千瓦的核电机组,是世界上最大的核反应堆群之一,为实验提供了较为丰富的中微子源;此外,大亚湾核电基地紧邻高山,在山体下建实验室,可利用其岩石覆盖有效屏蔽宇宙线本底对实验结果的干扰。

中微子实验下一步目标,则直指江门,正在我国广东省江门市建造的江门(JUNO)实验将利用两万吨的液闪探测器在距核反应堆53千米处精确测量反应堆中微子的能谱,从而推断出中微子的质量顺序。

■企业资助国家实验创先例

发现科学界苦苦寻找的第三种中微子震荡模式,这一成果被称为中国人对世界基础物理做出的最大贡献。然而,这一诞生诺奖级别科学发现的实验室,其建设也并非一帆风顺。

据孙吉良介绍,当时中微子实验室的建设首先面临资金不足的问题,整个实验需要投资2.3亿元,尽管获得了科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院的大力支持,但仍然有很大缺口。

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