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    我国建第2个大型中微子实验项目 位于地下700米

    2015-1-13 13:59:47??????点击:


     

          江门中微子实验1月10日在广东省江门市召开建设启动会。这是继大亚湾反应堆中微子实验之后由中国主持的第二个大型中微子实验。实验国际合作组中方发言人、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳表示,江门中微子实验提出了原创性的实验方案,有望率先测定中微子质量顺序。实验将建设位于地下700米的地下洞室,实验装置没有放射性,不会对环境造成污染,这是一个无污染科研项目。

      “这项实验的首要科学目标是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序,它对人类了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。”王贻芳表示。

      中微子是一种不带电且质量极其微小的基本粒子。因为可以自由穿梭而且几乎不与任何物质发生作用,所以中微子又被称为“幽灵粒子”。大多粒子物理与核物理过程都伴随着中微子的产生,比如像核发电和太阳发光等等。可以说,中微子在微观层面上的粒子物理和宏观层面上的宇宙起源及其演化等过程中都扮演着很重要的角色。

      因为中微子质量非常小,测量它的绝对质量现在是不可能的,科学家目前所能进行的研究就是测量几种中微子的质量顺序。日本、美国、欧洲、印度、韩国等5个国家有7个实验正在计划或已进行这方面的研究。江门中微子实验将测量中微子质量顺序,精确测量中微子混合参数,同时也将研究大气中微子、太阳中微子、超新星中微子、地球中微子等,具有丰富的物理目标。

      王贻芳所长介绍,在实验方案上,江门中微子实验首次提出了利用核反应堆来进行实验:“在我们之前没有人提出过用多个核反应堆的工厂、用这样一个大的探测器来测量中微子的质量顺序。当然在这之前有理论家说过反应堆出来的中微子能谱,是有质量顺序信息的,但从来没有人把它具体化成为一个实验方案。”

      他还表示,这次试验用来捕捉中微子的探测器也将是世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器,这将大大提高捕捉中微子的水平:“探测中微子最基本的方法就是让中微子和我们的探测器的材料发生相互作用,发生作用以后,这个材料就会发光,我们在液体闪烁体的外面装了光电探测器,所以它产生了光以后,光子就会到达这个光电探测器,光电探测器就会把这个光转换为电信号,通过电缆把电信号给输出来。”

      在我们生活的日常环境中,实际存在大量的宇宙射线和来自岩石、空气、灰尘的天然放射性。如果不加任何屏蔽,它们在探测器中产生的信号将比稀有的中微子信号多上亿倍。因此,中微子探测器需要一个极其干净的环境:需要放在很深的地下,用岩石来阻挡宇宙射线;需要泡在水池中,用水来阻挡来自岩石、空气、灰尘的天然放射性。

      通过详细的地质勘测,科学家们将实验选址于江门市,这里距广东阳江和台山反应堆群约53公里,是世界上目前发现的最适合利用核反应堆测量中微子质量顺序的地方。阳江核电站共有6个反应堆,已全部开建或建成,总热功率为17.4GW。台山核电站共规划4个反应堆,2个在建,总热功率为18.4GW。阳江与台山核电站有效的反应堆群功率世界第一。

      江门中微子实验计划2014年底开始建设,2019年底建成。建设内容包括:位于地下700米的地下洞室、大型的水池、一个装满2万吨液体闪烁体和光电倍增管的中微子探测器以及少量配套的设施。王贻芳表示,江门中微子实验装置没有放射性,天然环境中的放射性反而会干扰中微子探测器,因此所有的实验装置和材料都必须比日常环境更干净,另外,实验本身也不会产生废液、废气,不会对环境造成污染,这是一个无污染科研项目。

      此次启动的江门中微子实验被高能物理研究所称为“大亚湾二期实验”,由于其科学意义重大、实验方案独特,吸引了世界科学界的强烈关注,目前组建的国际合作组,已有中国、意大利、法国、德国、俄罗斯等国家和地区的320多位研究人员参加实验。未来,科学家们有望在这里开始测量中微子质量的顺序,了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化。

      中微子作用

      1.监测核武器制造

      当利用核反应堆提取核武器原料“钚”时,所产生的中微子流量会出现上升,因此,通过中微子探测器发出的信号,可以监测是否有制造核武器的可能。

      2.找到反物质

      在过去的近百年里,人类始终没有发现自然界中有反物质存在的迹象。可能的答案只有两种——反物质已经彻底不存在了,或者它仍在别处。而中微子振荡参数矩阵中的最后一个参数——CP相位角或许将最终揭开谜底。

      3.让通信无界限

      中微子的隐身能力特别强,可以用做通信,使信息可以直穿地球甚至穿越宇宙,实现星际通信。

      4.给地球做CT

      中微子还有可能用于地球断层扫描,进入我们无法触及的地球深部。它可以让人类对地球的构造、资源勘探有更深认识与了解,同时让地震预报成为现实。

     

    文章来源:新浪网


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