中国中微子实验面临哪些挑战?

出品:“科学与中国”院士专家巡讲团

制作:中国科普博览

监制:中国科学院部工作局 中国科学院计算机网络信息中心

中国中微子物理发展分为三个阶段,它的起步是大亚湾中微子实验,关键技术是液体闪烁体;第二个阶段是江门中微子实验,关键技术就是解决大型光电倍增管;最后一步是用强流质子加速器产生中微子速流,从而打靶探测器测量CP破坏。

二期的江门中微子实验得到了科学院先导专项A的支持。在阳江核反应堆和台山核反应堆各有17.4GW和18.4GW的热功率,此次实验是在距两地53千米的地方建立一个大型地下探测器,这个位置正好是振荡的最大值,这便于我们精确测量θ12;除此之外,还需测量中微子的质量顺序,在考虑到实际反应堆分布、能量非线性等因素,利用江门实验6年的数据,相对可以测量3σ,加上△m2可以绝对测量4σ。

许多国家也在做中微子的质量顺序测量,我国中微子实验面临着巨大的挑战与竞争。江门中微子实验与大亚湾实验所用到的闪烁体基本一样,但是前者规模是后者的几百倍,因此对前者的要求也就更高。

再者,目前全世界的光电倍增管都被日本滨松垄断,而江门实验大约需要20000个20英寸的光电倍增管,滨松一个光电倍增管的价格在3000美元以上,因此需要我们自己研制高量子效率的光电倍增管。

除此之外,我们需要在地下建立一个60米深的竖井与1300米长的斜井,一个高80米,直径50米的实验大厅,这在技术安全与工程造价方面都是一个巨大的挑战。

中微子在宇宙秩序当中起到极为重要的作用,在粒子物理、天体物理和宇宙学当中也非常重要,大亚湾中微子实验走入了世界前列,江门中微子实验与三期会使我们在国际地位上更上一层楼。

“科学与中国”院士专家巡讲活动是中国科学院学部发起,由中科院、中宣部、教育部、科技部、工程院、中国科协共同主办的高层次公益性科普活动。精彩内容关注“科学与中国”官方网站(cs.kepu.cn)。中国科学院学部工作局为网站委托单位,中国科普博览为网络传播合作伙伴,中国科学院计算机网络信息中心提供技术支持。