实验微子-大亚湾中微子实验团队果断改变8个探测器的方案

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中微子被稱為“幽靈粒子”,是一種難以捉摸的粒子。它在飛行過程中,會從一種類型變身為另一種類型,共有3種變身方式。21世紀初,隨著國際上開始看好中微子研究前景,俄、法、美、日、韓等國相繼提出8個測量“中微子第三種振蕩”的方案。

捕獲變身“幽靈粒子”2012年3月8日,中科院高能物理研究所(以下簡稱中科院高能所)的報告大廳里,所長王貽芳宣佈,佈局於大亞灣的中微子實驗裝置,成功地發現了中微子的第三種振蕩模式,大廳里掌聲雷動!隨後,賀電與歡呼聲從世界各地飛來。此次實驗的成功,被稱為新中國成立以來最重大的實驗物理成就。

團隊使用6個探測器,論證4年,施工3年,安裝實驗設施1年,提取數據55天,分析只用半個月,進度神速,領先全球。

改革開放後,國家高度重視基礎物理研究與國際交流。1988年,北京正負電子對撞機正式建成併成功實驗;2009年它經過改造,可以進行同步輻射等實驗;江門中微子實驗等裝置也在施工當中,探索粒子奧秘的路上,中國身影將越來越多。

實驗開始後,每天數據多達250GB,同時傳輸到中科院高能所和世界各合作單位,而中方的分析是最快的,最終結果採用了中方的分析。曹俊說,這歸功於中方預先開發分析軟件,並模擬演練。2011年,日、美、法等國相繼發佈了中微子第三種震蕩的“跡象”。為首先撞線,大亞灣中微子實驗團隊果斷改變8個探測器的方案,使用6個探測器,論證4年,施工3年,安裝實驗設施1年,提取數據55天,分析只用半個月,大亞灣進度神速,領先全球。

同一實驗廳放置2—4個全同探測器進行對比測量,這個方案曾被美國合作方質疑,但最後證明瞭中國人的想法大膽而正確。

中科院高能所科學家王貽芳、曹俊等人在2003年拿出自己的人才基金,開始籌備中國的中微子實驗裝置。中國團隊在深圳大亞灣核電站邊的花崗岩山體內挖掘山洞,在隔絕宇宙射線干擾的環境中,測量核反應生成中微子。與當時國際路線不同,他們要做幾個小的、模塊化的探測器,便於實驗中遠近點交換,而且儀器運進山洞不需寬大隧道,便於施工。

實驗中關鍵的“閃爍液體”,是中科院高能所自己研發配製的。要讓釓與烷基苯混合起來,長期透明,很難。在法國同類實驗中,液閃100天就渾濁了,實驗被迫終止。大亞灣的科學家經過幾年摸索,才把液閃配方的穩定流程搞清楚。他們摻入0.1%的稀土元素,縮短了中子的俘獲時間同時降低了噪聲。