捕获神秘的“幽灵粒子”!这一重大实验项目落地台山核电

2024-12-03


大家还记得

曾经建在大亚湾核电基地的

中微子实验室吗?

中国科学院携手中国广核集团

2007年10月

在大亚湾核电基地

建设大亚湾中微子实验室



2012年3月

还在此成功发现了

第三种中微子振荡模式

这一成果入选《科学》杂志

2012年十大科学突破

被誉为“诺贝尔奖级别”重大发现

这么腻害的实验室

能再来一打个么


说来就来

今天

小编要告诉大家一个好消息

中国科学院再度与中广核合作

将在台山核电站

开展中微子实验项目

▲台山核电站

目前

台山中微子实验项目

实验设备现场安装工作已全面启动

台山核电于11月2日实施了

钢罐、铜壳、有机玻璃球等探测器

主体设备吊装入场

▲正在引入探测器的不锈钢罐体,这是整个设备引入过程中最难的一步

▲正在引入有机玻璃球,将用于盛装捕捉中微子用的神秘液体“液闪”

台山中微子实验项目

是中国科学院高能所

与台山核电的合作项目

双方已签订合作协议

将共享科研创新成果


什么是中微子?

当你在思考这个问题时

每秒就有数以亿计个

来自太阳的中微子正穿过你的身体

中微子(Neutrino)

是一种极其微小且不带电的基本粒子

它的存在最早由奥地利物理学家泡利

在上世纪30年代提出

目的是解释某些核反应中能量丢失的现象

它有三个显著特点

一是极其轻微的质量

二是不带电

三是几乎不与物质发生相互作用

这意味着中微子能够轻易穿过地球

甚至穿过我们的身体

而我们完全无法察觉到它们的存在

因此它们被称为“幽灵粒子”


为什么要研究中微子? 


中微子是宇宙形成之初

就存在的最古老也最原始的基本粒子

携带着非常多重要的神秘信息

研究中微子对于认识宇宙

和我们现存的世界物质

都具有非常重要的意义

也是国际最前沿的基础科学


▲大亚湾远点实验厅 EH3(地下340米)

▲大亚湾近点实验厅 EH1两个直径5米、高5米、重110吨的中微子探测器

2012年3月

中国科学院高能物理研究所

牵头的科研团队

在大亚湾中微子实验室

成功发现了第三种中微子振荡模式

并测量到其振荡几率

这一重大物理成果

在全球科学界引起热烈反响

入选美国权威学术杂志《科学》评选的

2012年十大科学突破

被称为“诺贝尔奖级别”的重大发现


为什么要开展台山中微子实验项目?


回答这个问题

我们要先来了解一下

江门中微子实验室

作为中国科学院和广东省

共同建设的大科学装置

江门中微子实验室

是我国主导的大型国际科学合作项目

以测定中微子质量顺序

精确测量中微子混合参数

为主要科学目标

▲江门中微子实验室

台山中微子实验(TAO)

是江门中微子实验的近点实验

其建设目的

是测量高能量分辨的反应堆中微子能谱

为江门中微子实验(JUNO)提供输入


为什么选址台山核电站?

▲台山核电站

中微子几乎不与物质发生相互作用

因此如何捕获足够多的中微子信号

是实验首要考虑的因素之一

反应堆运行时的

中微子产额正比于堆芯功率

而台山核电站

有世界上单堆功率最大的反应堆

因此是中微子探测实验的理想中微子源

中微子探测器要尽可能大

基线距离(探测器和源的直线距离)

要尽可能小

才能最大化中微子捕获能力

而台山核电站核岛进出厂房内

足以布置一台吨级的短基线探测器


台山中微子实验和江门中微子实验有什么不同?

这两个实验的定位完全不同

且前者是后者的子实验

严格来说不具有可比性

如果真要比较的话

台山中微子实验的体量(吨级)

远小于江门中微子实验(万吨级)

但得益于其短基线

在同样时间内

台山中微子实验

可捕获的中微子数20倍于江门

江门中微子实验的中微子信号相对弱

需要在地下700米进行

而台山中微子实验可以部署在近地表

▲台山中微子实验的硅光电倍增器

▲江门中微子实验的光电倍增管

技术上

江门中微子实验探测器

采用光电倍增管且常温运行

能量分辨率在大型液体闪烁体探测器中

达到了前所未有的3%

台山中微子实验探测器

采用硅光电倍增器且运行于零下50度

能量分辨率达到2%

是国际上能量分辨率最高的液闪探测器

对于台山中微子实验项目

台山核电高度重视

从项目可行性研究

方案设计到施工准备阶段

多次开展专题评审

在项目进度管控、风险控制等方面

提出明确要求

并提供多项有效的改进措施

为实现项目目标

台山核电联合中广核工程设计院

中广核苏州院、中国科学院高能所

历时2年多

顺利完成开展项目可研

方案设计与施工准备

后续

台山核电将继续积极推进项目实施工作

确保项目整体按期完成

助力江门中微子实验室

尽早产出科研成果

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来源:中国广核集团
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