江门中微子实验（利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序）

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更新时间：2023-05-16
江门中微子实验
利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序
江门中微子实验是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序，它对人类了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。
2015年1月10日在广东省江门市召开建设启动会。这是继大亚湾反应堆中微子实验之后由中国主持的第二个大型中微子实验。
基本信息
中文名
江门中微子实验
外文名
Jiangmen Underground Neutrino Observatory
实验机构
中国科学院
实验目的
中微子质量排序，精确的震荡参数
介绍
这项实验的首要科学目标是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序，它对人类了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。
实验站将建在地下700米深处，实验计划2014年底开始建设，2019年底建成，计划2020年投入运行并开始物理取数，运行至少20年。实验建造的中微子探测器将是世界上能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器。这一实验的启动标志着我国中微子实验研究从起步到跨越的转变。
据介绍，在大亚湾中微子实验发现中微子的第三种振荡模式后，国际中微子研究的下一个热点目标是测量中微子质量顺序。中微子有质量，是目前发现的唯一有坚实实验证据的超出粒子物理标准模型的现象，相关研究有可能发现新物理现象。物理灵敏度分析表明，进行这一研究的实验最佳站址位于距反应堆50~55公里处，且与所有反应堆距离相等的区域内。
实验原理
右图为江门实验的中微子探测器示意图：球形的中微子探测器置于水池中心，上下四周均被两米以上的水包围以屏蔽本底。在水池顶部采用迹线探测器作为反符合探测器；水池的内壁放置光电倍增管（PMT）探测宇宙射线。实验所采用的2万吨液体闪烁体探测器能量分辨率达到了前所未有的3%，液体闪烁体是探测中微子的介质。当大量中微子穿过探测器时，偶尔会在探测器内发生反应，发出极其微弱的闪烁光，从而被光敏器件（光电倍增管）探测到。液体闪烁体99.7%的成份是烷基苯，是日用洗涤剂的主要原材料，具有无毒、易生物降解、火灾风险低等优点。
江门实验中微子探测器示意图
实验地点
广东江门开平市金鸡镇、赤水镇一带的打石山。位于阳江核电站和台山核电站连线的垂直平分线上。
江门中微子实验地理位置
实验目的
实验将在广东江门市建造一个有效质量2万吨的液体闪烁体探测器，距阳江和台山反应堆群约53公里，位于地下700米，能量分辨率达到前所未有的3%。通过探测来自反应堆的中微子能谱，精确测量反应堆中微子的振荡信号，以确定中微子质量顺序，精确测量4个混合参数，同时研究超新星中微子、地球中微子、大气中微子、太阳中微子、惰性中微子等多个前沿重大问题。
发展历程
2019年7月，江门中微子实验基础建设进入地下实验室开凿的关键阶段，预期2022年完成建设，未来有望揭开中微子质量顺序的谜底。
2020年12月12日，中国第一代中微子实验装置——大亚湾反应堆中微子实验(大亚湾实验)装置，在实现原定科学目标、完成科学使命后已正式退役。
大亚湾实验负责人、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士表示，江门中微子实验预期2022年完成建设，它利用阳江和台山两个核电站群产生的中微子，在不远的将来，将揭开中微子质量顺序的谜底，并在中微子振荡参数的精确测量、天体中微子、地球中微子、新物理寻找、研究超新星等方面取得国际领先的科学成果。2030年左右，江门中微子实验可以升级改造为世界最大的无中微子双β衰变实验，测量中微子绝对质量，判断其反粒子是否是其自身。
2022年5月，在位于广东的江门中微子实验地下700米的实验大厅内，为实现有机玻璃球自上而下逐层安装的升降平台已安装完毕并顶升至38米，正如一个巨型“变形金刚塔”，为下一步有机玻璃球安装工作做好了准备。
参考资料
[1]
江门中微子实验启动建设 · 人民网[引用日期2015-01-13]
[2]
中国江门中微子实验预期2022年建成 · 中国新闻网
[3]
地下700米！江门中微子实验巨型“变形金刚塔”已建成 · 中国新闻网[引用日期2022-05-25]