地下700米的大科学装置 揭秘宇宙奥秘,中微子实验新进展

中国科学院于10月11日宣布,江门中微子实验的核心组件——位于地下700米深处、全球最大的单体有机玻璃球已经建造完成,标志着项目进入最终建设阶段。中微子作为宇宙中最古老的基本粒子,蕴藏着宇宙形成的奥秘,对它们的研究对于深入理解宇宙本质及物质构成至关重要,属于国际基础科学研究的前沿。

地下700米的大科学装置

该项目旨在探索中微子质量序列,并开展其他多项尖端科研活动。其核心设施位于地下实验大厅44米深的水池中心,结构复杂,包括一个直径41米的不锈钢网壳、直径35.4米的有机玻璃球,以及装载2万吨液体闪烁体和45000只光电倍增管等精密仪器。

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自2013年立项以来,江门中微子实验进展顺利,2015年开始挖掘地下实验空间,至2021年底完成了地下设施的建设并启动探测器组装。当前,有机玻璃球主体已封闭,不锈钢网架与光电倍增管正逐步安装,预计11月底可完成所有安装工作,随后将注入超纯水和液体闪烁体,计划于2025年8月启动数据采集,预期运行周期约为30年。

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特别值得一提的是,这个直径35.4米的有机玻璃球,厚度仅12厘米,尽管体积庞大,但其结构设计之精妙堪比鸡蛋壳的强度与韧性。有机玻璃材料采用特制配方,具备高透明度和低辐射背景,能有效减少外界干扰。球体的组装采用了先进技术,确保了长达2公里的粘接缝的坚固与密封。

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该有机玻璃球不仅是容纳液体闪烁体的容器,还将承受约3000吨的浮力,在复杂的水下环境中稳定运行,其承重结构经过精心设计与严格测试,体现了极高的工程技术水平。

地下700米的大科学装置 揭秘宇宙奥秘,中微子实验新进展

在建设过程中,项目团队面对重重挑战,自主研发了一系列关键技术,如高效率光电倍增管、水下防爆系统、高性能液体闪烁体纯化技术等,突破了多项国际技术壁垒,并在民用电子器件的可靠性方面达到了航天级别标准,展现了我国在大科学装置建造上的创新能力。

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江门中微子实验的落成,不仅将成为全球中微子研究的重镇,与日本和美国的同类实验形成三足鼎立的格局,也将进一步巩固中国在全球中微子研究领域的领跑地位。

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