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大国总师 | 去地下700米抓“幽灵粒子”——专访江门中微子实验首席科学家王贻芳

更新时间:2025-11-24 02:49:04点击:

在中国南部地下700米的深处,一座正在建设的“地下巨眼”即将睁开,凝视宇宙中最神秘的信使——中微子。这就是由中国科学院院士、首席科学家王贻芳领衔的江门中微子实验(JUNO)。日前,我们有幸专访了这位中国粒子物理学的领军人物,听他讲述如何在地心深处,捕捉来自宇宙的“幽灵粒子”。

“我们正站在中微子物理的转折点上”

中微子,是自然界最基本粒子之一,它穿透力极强,每秒有万亿个从我们身体穿过而不留痕迹,因此被称为“幽灵粒子”。谈及为何要耗费巨资深入地下捕捉它,王贻芳院士目光炯炯。

“我们正站在中微子物理研究的一个关键转折点上。”王贻芳解释道,“此前的大亚湾实验,我们精确测量了最后一个未知的混合角θ13,打开了中微子物理未来数十年发展的大门。而JUNO的使命,是迈向下一个里程碑——精确测定中微子的质量顺序。”

他打了个比方:如果说中微子有三种“味道”(电子中微子、缪子中微子、陶子中微子),并且会在飞行中像“变魔术”一样互相转换,这叫“中微子振荡”。而质量顺序,就是要搞清楚这三种“味道”中,谁最重、谁最轻。“这是理解微观粒子物理规律的根本性问题,其答案可能指向超越当前粒子物理标准模型的新物理。”

地下700米:为世界最“透明”的液体造一个最“干净”的家

为了捕捉中微子与物质极其罕见的反应,JUNO的核心是一个直径35.4米、容纳2万吨液体闪烁体的有机玻璃球,这是世界上能量分辨率最高的中微子探测器。

“我们追求的是极致的纯净与透明。”王贻芳说。2万吨液体闪烁体必须纯净到如同最清澈的水,才能让中微子撞击产生的微弱闪光不被杂质吸收。为此,他们不仅自主研发了全新的液体闪烁体配方,更在地下700米的岩层中,为它建造了一个能完全屏蔽宇宙射线干扰的“家”。

“整个探测器系统,从中心的光电倍增管到外层的防辐射水层,每一个部件都要求极高的洁净度。我们甚至为此建立了一整套远超工业标准的高纯化学品检测与处理方法。”他补充道,这种对极致的追求,本身就在推动着国内相关工业技术的进步。

“从跟跑到领跑,基础科学必须勇闯‘无人区’”

从大亚湾实验的成功到JUNO的建设,中国的中微子研究实现了从“跟跑”到“并跑”再到部分“领跑”的跨越。

“基础研究不能总是跟在别人后面。”王贻芳语气坚定,“我们选择中微子质量顺序这个国际公认的难题,就意味着我们闯进了‘无人区’。这里没有现成的路,所有的技术方案、工程设计都需要我们自己从头摸索、自主创新。”

他坦言,这个过程充满挑战,但意义非凡。“JUNO的成功,将确立中国在中微子物理领域的国际领先地位。更重要的是,它培养和锻炼了一支能打硬仗、敢于挑战世界最前沿课题的科研和工程队伍。这是我们最宝贵的财富。”

展望未来,王贻芳描绘了一幅更宏大的蓝图:“JUNO是未来更宏伟计划,如‘环形正负电子对撞机(CEPC)’的‘练兵场’。我们通过JUNO积累的大科学工程经验、技术和人才,将为中国粒子物理走向更广阔的未来奠定坚实的基础。”

在地心深处,那只凝视着宇宙微光的“巨眼”,不仅探寻着物质世界的终极奥秘,也映照着一个科技大国在基础科学研究中,走向世界舞台中央的坚定步伐。