中国“捉鬼”大科学装置投运！江门中微子实验测宇宙“幽灵粒子”

地下700米的巨大球形探测器内，2万吨液体闪烁体如同无比纯净的橄榄油，静静等待着宇宙“幽灵粒子”——中微子的到来。

2025年8月26日，我国新一代大型中微子实验装置——江门中微子实验（JUNO）正式运行取数。这座位于广东江门地下700米的科学巨擘，历时十年建设，终于完成了2万吨液体闪烁体的灌注工作。

试运行期间获取的首批数据显示，其探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期。这标志着中国在高能物理领域取得重大突破，成为国际中微子研究的中心之一。

01 深入地下，捕捉幽灵

中微子，被称为“幽灵粒子”，是物质世界最基本组成部分之一。它们以接近光速运动，几乎不与物质发生作用，每秒都有数万亿个中微子穿过我们的身体，不留痕迹。

捕捉这些神秘的粒子需要极端条件。JUNO实验位于地下700米深处，利用厚重的岩层屏蔽宇宙射线干扰。它的核心是一个直径35.4米的有机玻璃球，内部灌注2万吨液体闪烁体，外面被35.4米直径的不锈钢网壳支撑。

这个位于地下的“巨大天体”被设计来捕捉中微子与液体闪烁体“碰撞”时产生的微弱闪光。布满探测器内壁的光电倍增管能够有效探测这些信号，将其转变为电信号，为科学家提供研究数据。

02 十年磨剑，技术攻坚

JUNO项目自2015年启动土建工程，吸引了全球17个国家和地区约760名科学家、工程师参与。这是中国基础科学领域国际合作的一个典范。

项目建设面临一系列技术挑战。科研团队需要攻克高量子效率的新型光电倍增管研制、高性能液体闪烁体研制、超大型高精度探测器设计与建造等一系列国际难题。

其中最令人惊叹的是中心探测器的有机玻璃球结构。这个直径35.4米的球体厚度仅12厘米，相当于鸡蛋壳的厚度与直径之比，既保证了轻便性，又能承受地下环境的极端条件。

相比国际最好水平，JUNO的液体闪烁体体积增大了20倍，光电子产额提升了3倍，能量分辨率提高到前所未有的3%。

03 科学目标，破解谜题

JUNO实验的首要科学目标是测定中微子质量顺序——这是当前粒子物理研究的核心问题之一。中微子有三种类型，它们能够在飞行中从一种类型转变成另一种类型，这种现象称为“中微子振荡”。

质量顺序的确定对于理解宇宙的起源和演化至关重要。JUNO将通过测量来自广东台山和阳江核电站反应堆的中微子，破解这一谜题。

除此之外，JUNO还将进行多项前沿研究：监测太阳中微子、探测地球中微子、观测超新星爆发产生的中微子。这些研究将帮助科学家更好地理解恒星内部过程、地球内部结构以及宇宙的演化历史。

04 三足鼎立，中国引领

随着JUNO的正式运行，全球中微子研究格局形成“三足鼎立”之势。中国的JUNO与日本顶级神冈中微子实验（Hyper-K） 和美国深部地下中微子实验（DUNE） 共同成为国际中微子研究的三大支柱。

然而，这三者采用了不同的技术路线和科学侧重。JUNO利用反应堆中微子源，直指“质量顺序”这一难题，同时具备低能中微子探测能力。而日本的Hyper-K以超大体积提升统计精度，美国的DUNE则探索高能前沿。

值得一提的是，JUNO的建设进度已经领先于国际竞争对手。由于中美之间的紧张关系，美国的DUNE项目面临着延迟和预算超支的问题。JUNO的率先运行，使中国在中微子研究领域占据了有利位置。

05 产业带动，创新溢出

大科学装置对技术进步和产业升级的带动作用不容小觑。JUNO建设过程中，多项关键技术突破已经产生溢出效应。

例如，在探测器研制过程中，我国攻克了超大型高精度探测器设计与建造技术难题。这些技术进步可能在高端制造、精密测量等领域找到应用场景。

JUNO项目还培养了一支高水平的研究团队。全国人大代表、江门市市长吴晓晖表示：“JUNO建成后将成为国际中微子研究的最前沿阵地，为中国高水平科技自立自强提供重要支撑。”

06 风险挑战，长远征程

尽管JUNO已经正式运行，但仍然面临诸多挑战。中微子探测极为困难，需要极高的精度和稳定性。项目团队需要确保探测器在长期运行中的性能稳定性。

地下700米的实验环境对设备维护提出了特殊挑战。任何故障的修复都需要额外的时间和成本。

国际合作项目还面临地缘政治风险。尽管科学合作通常能够超越政治分歧，但国际关系的波动可能影响合作效率。

然而，这些风险并不会掩盖JUNO的科学价值。项目规划的运行寿命长达30年，这将为科学家提供长期、稳定的数据来源。

07 未来前景，无限可能

中微子研究可能带来意想不到的技术应用。理解中微子特性可能为未来通信技术、地球探测等领域带来革命性变化。

JUNO项目还有升级计划。未来可以升级为“无中微子双贝塔衰变”探测器，验证中微子是否为其自身的反粒子（马约拉纳粒子）。这一实验将试图破解中微子的绝对质量问题，为暗物质研究开辟新路径。

从更广阔的视角看，JUNO的成功建设标志着中国已经具备牵头组织国际大科学工程的能力。这为未来我国主导更多基础科学研究项目积累了宝贵经验。

JUNO实验装置静静地矗立在江门地下700米深处，其内部2万吨液体闪烁体如同一个巨大的宇宙监听站，开始捕捉来自反应堆、太阳、甚至遥远超新星爆发产生的“幽灵粒子”。

未来30年，这个装置将源源不断地产出科学数据，而科学家们相信，其中可能隐藏着**宇宙起源的秘密**。

随着第一批数据被成功读取和分析，中国科学家已经在这场国际科学竞赛中占得先机。全球粒子物理学的目光，正聚焦于中国广东这座侨乡城市。

（文中图片仅用于增强阅读效果，与本文所述内容、技术、产品或研究成果无关）