江门中微子实验国际合作大会在沪举行
神秘中微子继续受到国际学术界的广泛关注,相关问题已成为激烈国际竞争的研究前沿。1月14日至19日,第十三届江门中微子实验国际合作会议在上海交通大学李政道图书馆举行。来自17个国家和地区的近300名科学家、50多所大学和研究机构将对每个子系统的准备和接口设计进行严格的内部审查,逐一评估是否能够满足实验的科学需求,并确定研究单位未来的任务和时间表。
“这次会议是江门中微子实验从5年的准备和基础设施工作到探测器安装和集成的一个关键转折点。实验中不同子系统之间的关联非常复杂,需要非常严格的接口细节。”中国科学院院士、江门中微子实验项目发言人、2015年基础科学突破奖获得者、中国科学院高能研究所所长王在向媒体发布的科普报道中表示。
多年来,中微子一直被认为是像光子一样没有质量的粒子。然而,自1998年以来,人们发现中微子有一种特殊的“气质”,也就是说,它们可以在飞行中从一种类型变成另一种类型。科学家称之为“中微子振荡”。这种“气质”也揭示了中微子一定有微小的质量。这一突破性成就获得了2015年诺贝尔物理学奖。
中国科学家领导的大亚湾中微子实验在2012年发现了第三种全新的中微子振荡模式,加深了对三种中微子相互转化的理解。因此,获得了2015年国际基础科学“突破奖”和2016年国家自然科学一等奖。
然而,关于中微子仍有许多未解之谜。例如,三个中微子(质量序列)中谁最重,谁最轻?中微子有多轻?它们是自己的反粒子吗?......上述问题是国际社会密切关注的研究前沿。此外,宇宙中强烈的天体活动,如超新星爆炸,会产生大量的中微子。近年来,通过中微子研究天体物理过程的中微子天文学已经成为一门边缘交叉学科。中微子可以轻易地穿透宇宙中稠密的天体环境,因此它们是揭示超高能宇宙射线起源的理想探测器。去年,在南极洲进行的冰立方中微子实验首次在猎户座发现了来自40亿光年以外的“姚变体”中微子,证明了中心有超大质量黑洞的确实能够将宇宙射线加速到至少数万兆电子伏特,比人类目前实现的最强大的加速器高几千倍。这一发现被《科学》杂志选为2018年最重要的国际科学突破之一。
中国科学院高能物理研究所领导的江门中微子实验(JUNO)位于广东省江门市开平市附近700米深的地下实验室。实验的核心是一个直径35米、重2万吨的液体闪烁体中微子探测器,它具有超高的纯度和世界上最好的能量精度。通过测量来自广东阳江和台山核电厂的中微子,该实验可用于确定中微子的质量序列和精确测量中微子振荡。同时,可以开展超新星中微子、大气中微子、太阳中微子、地球中微子、惰性中微子、核衰变、暗物质间接探测等前沿方向的研究。
"江门中微子实验预计在2021年完成,运行周期超过20年."王说,实验运行后,它可以回答一系列重要的科学问题,如中微子的质量序列和超新星爆发的机制。它不仅对理解粒子物理学的微观规律有很大贡献,而且对宇宙学、天体物理学甚至地球物理学也有很大贡献。
江门中微子实验也是目前由中国牵头的大型国际科学合作项目。其经验对我国今后开展国际科学项目具有重要的参考价值。该项目的副发言人之一、意大利国家核科学研究所的高级研究员吉切拉诺·努奇告诉《中国科学》,在世界上几个最大的中微子实验中(朱诺、美国的沙丘、日本的亥伯龙等)。),江门中微子实验有望首次测量中微子质量序列,并以前所未有的精度(1%)测量三类中微子振荡参数的完备性。该合作小组将液体闪烁体的核心技术推向了前所未有的成熟,并将在未来10年内在基本粒子和天体物理学领域取得一系列成果,成为国际中微子实验项目的明星。
会议主席、江门中微子实验合作小组执行委员会成员、上海交通大学教授刘告诉记者,本次实验将以前所未有的精度测量中微子能量,需要高精度的能量校准系统。该系统由交通大学团队开发。目前,原型水平已经达到实验要求,将成为精确测量低能中微子不可缺少的工具。
中国科学院院士、上海交通大学副校长毛俊发说,近年来,上海交通大学十分重视重大国际科学前沿问题的研究。2009年,它成立了粒子物理和宇宙学研究所,专注于科学前沿问题,并对中微子、暗物质和宇宙的起源和演化进行了研究。上海交通大学领导的锦屏地下实验室的潘达克斯实验是目前世界上最敏感的暗物质实验之一。目前,潘达克斯团队也在利用这个实验来找出中微子是否是他们自己的反粒子标准。
据报道,江门中微子实验国际科学咨询委员会第一次会议将于1月19日至20日在上海召开。届时,来自日本东京大学、美国杜克大学、意大利SISSA研究所、德国慕尼黑工业大学、俄罗斯杜布纳联合核研究所等国家的世界顶尖学者将听取各国*的各种专题报告,并就实验项目的科学和实验方面提出建议。
江门中微子实验合作小组由中国科学院高能研究所于2014年发起成立。培养一支国际领先的科研团队,引领中国粒子物理研究走向世界前沿,带动国内高新技术企业如新建筑、化工、特种材料、特种分析测试仪器、光敏检测、微电子等相关高新技术企业的核心技术创新,为实现科技强国战略做出重要贡献。
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