院士揭秘捕捉“幽靈粒子”的中國突破探索宇宙終極謎題

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2025-11-29 11:01:12 環(huán)球網(wǎng)

中國科學(xué)院高能物理研究所宣布，江門中微子實驗裝置正式建設(shè)成功，并發(fā)布了首個物理成果。中微子被稱為“幽靈粒子”，是構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子之一，在宇宙中廣泛存在。由于其幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生作用，難以捕捉，因此成為人類了解最少的基本粒子。

院士揭秘捕捉“幽靈粒子”的中國突破

中微子研究對解釋宇宙演化的奧秘至關(guān)重要。通過對59天有效數(shù)據(jù)的分析，江門中微子實驗合作組測量了太陽中微子振蕩參數(shù)混合角θ12及其相關(guān)的質(zhì)量參數(shù)，精度比此前實驗提高了1.5到1.8倍。這些參數(shù)最初通過太陽中微子測定，但也可以通過反應(yīng)堆中微子精確測定。此前兩種方法對質(zhì)量平方差的測量結(jié)果有大約1.5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的不一致，稱為“太陽中微子偏差”。此次江門中微子實驗通過反應(yīng)堆中微子證實了這個偏差。

中微子振蕩的電荷共軛—宇稱對稱性破壞（CP破壞）特性可能有助于解釋為何宇宙中物質(zhì)遠(yuǎn)多于反物質(zhì)。要測量CP破壞的大小，需要先知道中微子的質(zhì)量排序。中微子的質(zhì)量影響宇宙的演化進程，確定質(zhì)量排序為后續(xù)研究鋪路。當(dāng)前對中微子的探索重點包括中微子的質(zhì)量來源、3種中微子的質(zhì)量排序問題以及中微子是否為自身的反粒子（“馬約拉納粒子”屬性）。

江門中微子實驗的成功建立在我國多年積累的基礎(chǔ)上。大亞灣中微子實驗是關(guān)鍵節(jié)點，2012年該實驗發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩模式，并精確測量了混合參數(shù)θ13。大亞灣中微子實驗不僅完成了所有科學(xué)目標(biāo)，還培養(yǎng)出一批中微子研究人才。其部分器件被繼續(xù)用于江門中微子實驗，科研傳承得以延續(xù)。

作為新一代中微子實驗裝置，江門中微子實驗的主要目標(biāo)是確定中微子的質(zhì)量排序。裝置建在廣東省江門市打石山地下700米處，核心是一個直徑35.4米的有機玻璃球，內(nèi)部裝有2萬噸液體閃爍體。裝置攻克了三大技術(shù)難題：用鋼網(wǎng)架支撐有機玻璃球，克服浮力；提高液體閃爍體純度；自主研發(fā)光電倍增管探測效率國際領(lǐng)先。設(shè)計壽命長達(dá)30年，未來將拓展探索范圍，深入研究太陽中微子、地球中微子等，并能在銀河系內(nèi)超新星爆發(fā)時第一時間捕捉中微子信號，助力揭開恒星演化的奧秘。

江門中微子實驗是一個重大國際合作項目，有700多名研究人員來自17個國家和地區(qū)、75個科研機構(gòu)。王貽芳表示，基礎(chǔ)研究的突破需要時間，未來幾十年，以江門中微子實驗的超高精度，將持續(xù)產(chǎn)出重大成果并培養(yǎng)新一代物理學(xué)家。

(責(zé)任編輯：zhangxiaohua)

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