江门中微子:解码宇宙的隐形信使

江门中微子:解码宇宙的隐形信使

Published on Nov 17
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蝌蚪五线谱-科学频道
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<p>2025年9月9日,我国又一个大国重器——江门中微子实验正式启动运行。这个深埋在广东开平地下700米的"超级探测器",究竟要捕捉什么?又将如何改变我们对宇宙的认知?</p><p>让我们从一个惊人的数字开始:每秒钟,有超过10万亿个中微子穿过你的身体,但你却毫无察觉。这种被科学家称为"幽灵粒子"的微观粒子,正是江门实验的主角。</p><p>中微子有三个堪称魔幻的特性:首先是穿透力极强。它可以轻松穿过地球直径那么厚的物质,就像光线穿过玻璃。这也是为什么我们需要把探测器建在地下700米的花岗岩中——为了屏蔽其他宇宙射线的干扰。</p><p>其次是质量近乎为零。直到2015年,科学家才通过中微子振荡现象证实它具有微小质量,这项发现直接获得了当年的诺贝尔物理学奖。而江门实验的核心目标之一,就是要更精确地测量这三种中微子的质量顺序。</p><p>最神奇的是形态变幻。中微子有电子中微子、缪子中微子和陶子中微子三种"味",它们在飞行过程中会像川剧变脸一样互相转换,这种"中微子振荡"正是解开宇宙起源之谜的关键钥匙。</p><p>要捕捉这种"幽灵粒子",需要怎样的设备?江门中微子实验的核心是一个直径35米的巨型不锈钢球,里面装满了2万吨超纯液体闪烁体。想象一下,这相当于10个标准游泳池的容量,而且纯度达到了惊人的程度——每5000吨液体中,杂质含量不超过1克。</p><p>当来自太阳或者核电站的中微子穿过这个"大水球"时,偶尔会与液体中的原子发生碰撞,产生微弱的蓝色闪光。球体内壁安装的5万个光电倍增管,就像5万只灵敏的眼睛,能捕捉到这种比萤火虫尾部还要微弱的光芒。</p><p>这个探测器的精度有多高?它能分辨出中微子碰撞产生的光信号到达不同探测器的时间差,精确到百万分之一秒。这种精度相当于在从北京到上海的距离上,测量出一根头发丝直径的误差。</p><p>江门实验究竟能为我们揭示哪些宇宙奥秘?</p><p>首先,它将帮助我们理解太阳的"心脏跳动"。太阳内部的核聚变反应会产生大量中微子,通过研究这些"太阳信使",科学家能直接观察太阳核心的运作机制,验证我们对恒星演化的理论模型。</p><p>更重要的是,它可能解开宇宙物质-反物质不对称之谜。我们的宇宙为什么由物质构成,而不是等量的反物质?中微子的质量顺序和振荡规律,可能藏着这个问题的答案。这不仅关乎粒子物理的基础理论,更是理解我们为何...
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