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探秘大科学装置，我们来到了地下700米的江门中(2)
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摘要：记者采访当天，第一批光电倍增管从测试与封装基地运达江门中微子实验室，将被运往700米的地下。“感觉像呵护了多年的孩子要离家独自生活了一样，有
记者采访当天，第一批光电倍增管从测试与封装基地运达江门中微子实验室，将被运往700米的地下。“感觉像呵护了多年的孩子要离家独自生活了一样，有点舍不得，但前方的路我们已经铺好了。”她说。
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液压升降平台好似“变形金刚塔”，全程服役于有机玻璃球的安装。中科院高能物理所供图
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同时，日常环境中存在大量的宇宙射线，它们在探测器中产生的信号将比中微子信号多上亿倍。因此，中微子探测器还需要放在很深的地下，金鸡镇环绕的群山和花岗岩可以起到“屏蔽”宇宙射线的作用。
光电倍增管防护还有另一个必须关注的问题——防止在水中产生链式爆炸。由于光电倍增管内部是真空，一旦一个发生爆炸，水下冲击波会导致一连串光电倍增管爆炸，像被点燃的鞭炮一样，被称为“殉爆”。2001年，日本超级神冈实验注水时，就发生过这样的灾难性事故，损失了8000多个光电倍增管。“为了防止殉爆的发生，我们给每个光电倍增管都加装了由有机玻璃和不锈钢组成的防护罩。” 徐美杭说。
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宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，每立方厘米大约有300个。中微子无处不在，恒星内部的核反应、超新星的爆发、核反应堆的运行，以至于岩石中的放射性物质衰变，都产生大量中微子。
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新京报记者 张璐
中微子研究简史。中科院高能物理所供图
为了避免地下水不断涌出淹没作业面，建设人员采用了“超前探水灌浆”的施工工艺。他们沿着作业面在岩石上打九、十个孔，灌入水泥浆并掺入水玻璃使其加快凝固。水泥浆沿着岩体裂隙，将地下水封堵在30米开外的地方。建设人员开挖掘进25米后，预留5米作为保护层，继续循环打孔注浆。地下水当然也不能完全堵住，以防水压太大把洞压垮。在隧道两侧，每隔几百米留有临时集水井，部分地下水顺着隧道凹槽流入井中，被水泵抽排到地面米长的斜井隧道就这样被一点点挖了出来。
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未来，探测器建成后，容纳探测器的水池将“封盖”，探测器将“不见天日”地运行30年。为了抓住难得的机会看看探测器内部结构，记者手脚并用，在仅能容纳一人的狭窄钢梯通道上攀爬起来。实验大厅的空调使这里的温度保持在21摄氏度，但爬上12层楼高的平台后，记者额头已经微微冒汗。
进入洁净间之前，所有人需要穿上洁净衣、罩住头发、戴上手套和鞋套、经过风淋室吹淋。风淋室的大门向上开启，像置身于科幻电影中一样，一个巨大的钢球和一个通天钢塔直观地矗立在记者眼前。
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最大的玻璃球
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研究中微子对理解宇宙演化具有很重要的意义。“中微子质量的大小和每个人都有关系，如果其质量为0，宇宙中的密度涨落不会存在，宇宙可能是平静、死寂的，没有星系、银河系、太阳和我们”。
至此，纯化过程仅仅完成了地上的两个步骤，接下来将转入地下。液闪将通过管路输送到地下的纯化装置，经过水萃取、气体剥离等工序，进一步去除液闪中的铀、钍、钾、氡等放射性元素，最终液闪的衰减长度可以达到20米以上。2万吨液闪中，灰尘总量不能超过0.008克。
“如果只有一个核电站，实验的造价要提高一倍。”王贻芳说。因为在同样距离下，探测到的中微子数正比于反应堆放出的中微子数量以及探测器的靶质量。若反应堆减少，则探测器就要增大，从而提高实验造价。
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最透明的液闪
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从水池顶端俯瞰不锈钢网壳全貌。中科院高能物理所供图
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“变形金刚塔”与“钢铁铠甲”
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王贻芳称，实验运行的10年内，随着数据量不断积累，将解决中微子质量测序问题，下一步，实验将探索无中微子双β衰变问题。
同时，宇宙中还存在大量超新星遗迹中微子，是以往超新星爆发产生的。“理论上有，但目前没有人看到过。我们希望实验可以首次看到超新星遗迹中微子，这对我们理解超新星爆发的模型、能谱和整个过程非常重要。”
中微子研究是国际粒子物理研究的热点，是唯一有超出粒子物理标准模型的新现象并取得重大突破的方向，也是粒子物理、天体物理和宇宙学研究的交叉前沿。中微子物理研究领域的几次重大突破都获得了诺贝尔物理学奖。
文章来源：《实验室科学》 网址: http://www.syskxzz.cn/zonghexinwen/2022/0823/1189.html