无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”( 三 )

无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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大家可能很好奇,中微子探测器的内部是什么样的,这张照片有些魔幻,中间透明的部分是有机玻璃罐,这里面放着一些会发光的液体,当中微子打到这些液体里面,会发光,这些光会被附近灯泡状的东西接收到,从而捕捉到中微子信号。大亚湾探测器建成的第一天做实验,就探测到几百个中微子信号,跟几十年前寻找中微子相比,大亚湾探测器要先进得多。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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所以应该感谢我们国家的经济水平、科学技术水平的进步,让我们能够建造更强大的探测器。同时,我们也不应该忘记几十年前那些寻找中微子的先驱们,正是他们迈出了科学的第一步,我们才能有后面的成果,所谓“不积跬步,无以至千里”。大亚湾实验室用55天获得的实验数据,就寻找到大批的中微子,并且确认了第三种中微子振荡的信号,这是中国首次测得基础物理学参数,也是中国对基础物理学最大的贡献。这项成就在2016年获得了基础物理学突破奖,这个奖是科学界的“第一巨奖”,被誉为科学界的“奥斯卡奖”。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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大亚湾实验发现了第三种中微子振荡,是不是所有问题都解决了呢?并不是,中微子还有很多未解之谜,比如中微子是否为自己的反粒子?会不会被自己湮没?中微子的质量顺序,三种中微子的质量谁大谁小?国际上有一些实验方案试图来解决这个问题,日本、美国的一些实验室有先进的加速器技术,他们用加速器产生的中微子来研究其质量顺序。我们有大亚湾实验室,在反应堆中微子实验上积累了很多经验,我们又提出了江门中微子实验,来研究中微子的质量顺序。这次国际上没有同类实验跟我们竞争,其他反应堆中微子实验科学家经过评价以后,认为我们的实验更好,就带着钱和人都参加到了我们的实验里面。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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从图中可以看到江门中微子实验探测器的情况,右边是一个直径40米的大圆球,有十几层楼那么高,里面装有2万吨的液闪,左边是大亚湾探测器,从图中对比来看,大亚湾探测器显得很小,里面只有40吨的液闪。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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江门中微子实验参加者中,有一半都是中国人,另外一半是外国人,合作单位非常多,国内外一共有77家研究单位。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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江门中微子探测器目前还没建成,右边是一张模拟设计的照片,可以看到探测器里面是一个非常大的圆球,里面有很多灯泡状的东西,就是光电倍增管,左边是两根光电倍增管的实物图,这是核心器件,可以探测光,确认中微子的存在。光电倍增管几十年来只有日本滨松公司能够制造,这家公司一直处于垄断地位,我们做大亚湾实验的时候,一个探测器要用192根光电倍增管,全部买的这家公司的产品。无处不在的中微子,其实是宇宙的“隐形人”
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我们现在做江门中微子探测器,里面有将近2万根光电倍增管,一根光电倍增管要几万元,如果全部买滨松公司的产品,大约要10亿元,价格实在太高了。江门中微子实验里面的一些科学家就与中国的企业合作,一起联合攻关,研制光电倍增管。经过无数次失败,终于成功研制了这个产品,我国生产的光电倍增管已经进入了国际市场,产品甚至卖到了日本。我们仍然买了少量滨松公司的光电倍增管,跟我们自己生产的光电倍增管,各有优势,形成互补,但是这时候我们买他们的光电倍增管,跟之前相比就便宜很多了。生活里的中微子我这里讲的都是科研中的中微子,它跟我们的实际生活有什么关系呢?这是一个很难回答的问题。实事求是地说,中微子现在跟我们的生活没有太大的关系。我之前讲到科学家们开始研究核衰变的时候发现了中微子,他们当时研究核衰变也不知道在生活中该怎么用,但是几十年后,科学家利用核物理知识造出了原子弹、反应堆,给人们的生活带来巨大改变。现在我们研究中微子有什么作用呢?可能十几年、几十年后会知道。这取决于我们对中微子研究的深入程度。后面我讲一些脑洞大开的想法,用中微子可以做什么,但是这些想法也许行得通,也许行不通,到底能不能行,还是要看我们对中微子的知识了解有多少。

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