中新網廣東江門10月11日電(記者 孫自法)以國際粒子物理研究熱點且競爭激烈的測量中微子質量順序為首要科學目標，位于地下700米的中國大科學裝置——江門中微子實驗(JUNO)建設進程中的一舉一動都備受關注。
來自建設現場的最新消息說，項目團隊通過攻克一系列國際技術難題，江門中微子實驗建設目前已完成95%任務進入收官階段，預計2024年11月底完成全部設備安裝任務，并啟動超純水、液體閃爍體的灌裝，2025年8月正式運行取數，設計運行壽命約30年。
實驗二期：有望取得重大成果
大亞灣中微子實驗之后，中國為什么又要建設江門中微子實驗？
中國科學院高能物理研究所(高能所)所長、江門中微子實驗首席科學家和項目經理王貽芳院士指出，作為物質世界最基本的粒子之一，中微子在粒子物理、天體物理和宇宙學中占有極為重要的地位，宇宙演化的歷史與未來依賴于中微子質量。
作為大亞灣中微子實驗二期，設計、研制江門中微子實驗裝置，將用于測定中微子質量順序、中微子混合角，研究超新星中微子、地球中微子、太陽中微子，尋找質子衰變、惰性中微子等，將為宇宙起源、質量起源和暗物質、暗能量等基礎物理學前沿研究奠定重要基礎，并有望取得重大成果。
他說，國際上現有許多實驗試圖測量中微子絕對質量，但精度還有相當距離。因此，江門中微子實驗擬在2030年前后升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔(beta)衰變實驗，以測量中微子絕對質量，判斷其是否為馬約拉納粒子。這既將推動中國科學院高能所建設成為“國際一流高能物理研究中心”，也將使中國在中微子研究領域的國際領先地位得到進一步鞏固。
攻克難題：國際上前所未有
作為目前世界上最大、最靈敏的中微子探測項目，江門中微子實驗的核心探測設備為一個2萬噸的液體閃爍體(液閃)探測器，比當前國際最大液閃探測器大20倍；3%能量精度，比當前國際最好水平高1倍；極低放射性本底，與500噸探測器達到的國際最好水平相當……其建設需要解決高量子效率的新型光電倍增管研制、高性能液體閃爍體研制、超大型高精度探測器設計制造、超大跨度實驗洞室等一系列國際上前所未有的技術難題。
王貽芳表示，針對系列國際技術難題，江門中微子實驗團隊集智攻關，在新型光電倍增管及其水下防爆系統、液閃純化系統、水下電子學、有機玻璃球及不銹鋼網架、深埋地下洞室等領域實現多項重要突破。
發明一種全新構型及電子放大方式的新型光電倍增管，具有國際最高光子探測效率，獲歐盟、美國、日本等專利授權，打破該領域國際壟斷；研制出高強度、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統，并為每一支光電倍增管加裝保護裝置，確保實驗裝置安全。
研發出高潔凈度、高密封、高效率的液閃純化系統，成功獲得光傳輸衰減長度大于20米的液閃，是目前世界最好水平；采用水下電子學的創新設計，以民用器件實現航天級別的可靠性。
江門中微子實驗的核心探測設備——中心探測器位于地下實驗大廳內44米深的水池中央，直徑41.1米的不銹鋼網殼是探測器的主支撐結構，承載35.4米直徑的有機玻璃球、2萬噸液體閃爍體、2萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管等諸多探測器部件。其中，不銹鋼網架是目前中國最大的單體不銹鋼主結構；有機玻璃球凈重約600噸，是世界最大的單體有機玻璃球。
江門中微子實驗還建成中國最大跨度深埋地下洞室，地下實驗室布設于埋深730米的花崗巖巖株內，相關施工屬于世界級的超常規地下工程。
國際合作：共同研發成果共享
中國科學院高能所副所長、江門中微子實驗項目常務副經理曹俊研究員說，在大亞灣中微子實驗開展良好國際合作的基礎上，江門中微子實驗國際合作“又上一層樓”，取得很大發展，合作伙伴提供實物設備及經費約占10%，參與科技人員也比大亞灣多很多。
自2014年7月成立江門中微子實驗國際合作組以來，目前已發展為17個國家和地區的74個研究機構的750位科研人員構成的大型國際合作組，其中，近300人來自歐洲，主要國家包括意大利、德國、法國等。
在實驗的國際合作組內，經費投入分擔，技術共同研發，科研成果共享。這一系列責權利明晰的管理舉措將國際合作組成員聚合在一起，為共同的科學目標努力。
曹俊還透露，江門中微子實驗建設過程和未來運行取得的所有成果，都將以國際合作組名義發表，所有參與合作的科學家都將共同署名。
中國科學院高能所主導研制完成的江門中微子實驗20英寸光電倍增管讀出電子學項目，也吸引中外多家大學及研究機構參與，包括清華大學、意大利帕多瓦大學、俄羅斯杜布納研究所、比利時布魯塞爾自由大學等。
江門中微子實驗項目副經理和現場安裝經理、中國科學院高能所研究員楊長根說，江門中微子實驗建設過程平均有近300人在現場工作，參與合作的國際同行則陸陸續續來現場負責開展各自的工作任務，基本上沒有斷過，即便疫情防控期間也都克服困難來現場工作。
王貽芳認為，江門中微子實驗建成后將成為國際中微子研究的中心之一，與日本的頂級神岡中微子實驗、美國的深部地下中微子實驗形成中微子研究三足鼎立之勢，這也將使中國在中微子研究領域的國際領先地位得到進一步鞏固。
他表示，2024年、2025年是江門中微子實驗建設的關鍵之年，中國科學院高能所項目團隊將全力以赴，高質量完成建設任務，力爭產出一系列引領性的重大物理成果。(完)
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