科学探索|核电站内捕捉幽灵粒子( 六 )


我们探测器大概是 2011 年底完成安装 , 但是在 2011 年的时候 , 日本的一个实验说他们找到第三种振荡有可能很大 。原则上说他们有可能是最先发现第三种振荡模式 , 但是他们比较不幸 , 因为我们都知道 2011 年的三月份日本的福岛发生了大地震 , 把他们的仪器震坏了 , 所以他们暂时没有办法继续做下去 , 要把仪器修好 。而我们想 , 做了这么久 , 如果落到人家后面就太可惜了 。所以我们当时就改变了计划 , 本来应该是八个探测器 , 我们只放了六个探测器就开始取数 。最后在他们以及韩国人之前最先发现了中微子振荡 , 开机后只用了 55 天的数据 。在 2012 年的时候我们就发现了新的中微子振荡 , 打开了中微子研究新的大门 , 对全世界科学家都是一个很好的消息 。
体现在两个方面 , 第一个就是它不为零 , 这样的话有可能是中微子振荡导致了宇宙早期的反物质消失 , 只留下正物质构成我们的世界 。第二个是我们中微子后来还有一些研究 , 像中微子的质量排序 。  这个值如果很小的话 , 以后的实验我们现有的技术是没有办法做的 。如果这个值很大 , 我们现有的技术就可以做 。所以我们发现很大以后 , 国际上新一代的中微子实验都开始部署 , 日本的顶级神冈试验 , 我们的江门中微子实验 , 还有美国的 DUNE 实验都已经开始建造了 。
科学探索|核电站内捕捉幽灵粒子
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从 2012 年到 2020 年大概有九年的数据 , 我们除了发现中微子振荡以外 , 还做了三件事 。第一件就是把振荡的精度从 20% 提高到了 3% ,  第二个我们测量了反应堆中微子能谱 。后面这两个不在我们原来计划里面 , 发现反应堆中的能谱跟我们想的也不一样 , 至于为什么会跟理论差那么多 , 我们现在还不是很清楚 。所以我们正在做一个台山中微子实验去理解这些问题 。另外一个我们排除了美国实验说的有可能会存在第四种中微子的空间 。
大亚湾实验停止并不代表我们中微子实验就不做了 , 实际上我们正在做一个更大更好的中微子实验 , 叫江门中微子实验 。它的主要物理目标 , 一个是测量中微子的质量顺序 , 另外一个是测量中微子的 CPE 相角 。这个实验会在地下 700 米修一个两万吨的探测器 , 将采用四万个光电倍增管 。
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为了完成这个实验 , 我们要修建一个现在国内最大的地下洞室 , 要做一款世界上探测效率最高的光电倍增管 , 要做国际上最大的有机玻璃容器 , 这个有机玻璃容器的直径是 35.4 米  , 12 层楼高 。在这之前国际上最大的就是 2015 年获得诺贝尔奖的加拿大的实验 12 米 , 我们比它的直径要大三倍 , 体积要大 20 倍 。因为探测器很大 , 所以我们要求中间灌的液体闪烁体的透明度也要最好 , 所以我们要做世界上最透明的液体闪烁体 , 这是对我们实验的四大挑战 。
其实这些技术从大亚湾实验开始 , 我们就在研究 , 然后从大亚湾到现在每一个方面在核心技术上 , 我们都有很大的突破 。比如说光电倍增管 , 当时在国内我们发现做不出来 , 于是去日本买 。到 2008 年的时候我们经过很多次尝试 , 跟不同的两个公司和研究所合作 , 一直到 2017 年 , 我们生产出了自己的光电倍增管 , 而且是用新的工艺 , 现在量子效率比日本的还要好 。