江门中微子实验

位于广东省江门市的中微子实验站
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江门中微子实验(Jiangmen Underground Neutrino Observatory),又称江门地下中微子观测站(JUNO),是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,[2]该实验是一个多用途的中微子实验,旨在通过探测阳江台山核电站的反应堆中微子,观察超新星中微子,研究大气中微子,太阳中微子和地球中微子,并进行奇异搜索,确定中微子质量等级和精确测量振荡参数。江门中微子实验地点位于广东江门开平市金鸡镇赤水镇一带的打石山。[1][3]
2008年,中国科学院高能物理研究所提出江门中微子实验构想。[4]2015年1月10日,江门中微子实验在广东省江门开平市金鸡镇启动建设,建设内容包括位于地下700米的地下洞室、大型的水池、一个装满2万吨液体闪烁体和4.5万只光电倍增管的中微子探测器(包括直径41米的不锈钢网壳、直径35.4米的有机玻璃球),设计科学运行寿命为30年。[5][6]实验本身不产生废气、废液等有害物质,对周围环境也不产生有害影响。[6]2021年12月,江门中微子实验完成实验室建设并开始了探测器在地下实验室的安装建设。[4]2022年9月,江门中微子实验探测器雏形初现。[7]2023年6月,江门中微子实验地下探测器完成不锈钢网架安装。[8]2024年10月,江门中微子实验的中心探测器内部、世界最大的单体有机玻璃球全部建成。[a][9]12月18日,江门中微子实验液体灌注启动,2025年8月26日完成2万吨液体闪烁体灌注并正式运行取数,其探测器关键性能指标在试运行期间全面达到或超越设计预期。2030年左右,江门中微子实验计划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。[10]2025年11月19日,中国科学院高能物理研究所发布江门中微子实验正式运行后的首个重大科研成果,实现对太阳中微子振荡参数的精确测量。[4]截至2025年11月,江门中微子实验的成员涵盖17个国家和地区、75个科研机构的700多名研究人员。[11]
江门中微子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,不仅能对理解微观的粒子物理规律做出重大贡献,对于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,也将对宇宙学、天体物理、乃至地球物理做出重大贡献。[12]江门中微子实验将带动建立一支国际领先的科研团队,使中国的粒子物理研究走在世界前列,并带动国内相关企业的技术创新,为实现科技强国战略做出重要贡献。[13]

建设历程

2008年,中国科学院高能物理研究所提出江门中微子实验构想。[4]2015年1月10日,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——江门中微子实验在广东省江门市开平市金鸡镇召开建设启动会,前来参加实验国际合作组会议的中外科学家近300人齐聚实验建设现场。[2]同年,江门中微子实验启动隧道和地下实验室建设。[4]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。[14]