當人類凝視宇宙的深邃，總渴望借助一束光穿透未知。大科學裝置正是這樣一束光——它照亮微觀粒子的精妙舞蹈，解碼生命起源的原始密碼，甚至讓轉瞬即逝的量子躍遷凝固成可供研究的“標本”。 此次，我們重磅推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》，以“光”為線索，走進這些中國大科學裝置的殿堂，聚焦激光與光源領域的核心設施，開啟一場跨越時空的“追光之旅”—— 從每秒振蕩萬億次的飛秒激光，到能穿透物質骨骼的同步輻射光源，從捕捉“幽靈粒子”的地下迷宮，到再現太陽核心能量的超強激光裝置…… 在這里，我們將以全景視角展現這些科學利器的非凡魅力，揭秘這些“超級工具”如何解碼微觀世界、探索宇宙奧秘、賦能人類生活。 從南海之濱到燕山腳下，從地下實驗室到深空觀測站，中國大科學裝置集群正編織著一張立體的創新網絡。 據透露，目前，中國已建成運行57個大科學裝置，在材料、能源、生命科學等領域構筑起立體化創新矩陣。這些被稱為“國之重器”的超級工具，不僅是衡量國家科技實力的標尺，更是人類探索自然奧秘的階梯。 當我們凝視這些照亮未知領域的“中國之光”，看到的不僅是科技實力的具象刻度，更是一個文明古國在創新長跑中重新定義領跑姿態的“精神光譜”。今日推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》之八江門中微子實驗： 地下700米的“超級眼睛” 2025年8月26日，廣東江門地下700米深處，一座直徑41.1米的不銹鋼網殼托起巨型有機玻璃球，4.5萬只光電倍增管“亮瞎眼”——江門中微子實驗（JUNO）正式運行取數。 這座耗時12年、總投資超30億元的大科學裝置，以“超級眼睛”姿態捕捉宇宙中最神秘的“幽靈粒子”中微子，標志著我國在粒子物理領域實現從“跟跑”到“領跑”的跨越。 中微子被稱為“宇宙信使”，其質量排序測定是粒子物理未來十年核心問題。JUNO通過探測53公里外臺山、陽江核電站產生的中微子，以超高精度測量能譜，靈敏度超越國際同類實驗。實驗核心裝置包括2萬噸液體閃爍體探測器、自主研發的20英寸光電倍增管陣列，以及全球首創的41.1米直徑不銹鋼網殼結構。 “這是人類首次建成如此規模的專用中微子探測器。”JUNO合作組發言人王貽芳院士表示，實驗將推動中微子振蕩參數精度提升10倍，并為尋找質子衰變、暗物質等前沿課題提供平臺。 地下迷宮中的“黃金瞳” 在江門開平市金雞鎮打石山地下700米，一座直徑41.1米的不銹鋼網殼撐起人類探測中微子的“超級眼睛”。這座深埋花崗巖中的實驗大廳，藏著全球有效質量最大的2萬噸液體閃爍體探測器——相當于10個標準游泳池的容量。 探測器核心是一個35.4米直徑的有機玻璃球，周身密布4.5萬只光電倍增管，其中2萬只20英寸“黃金瞳”可捕捉比手機屏幕亮度低百億分之一的閃爍光。 為抵御地下巖層壓力，科學家采用鋼網架結構替代傳統鋼罐，590根支撐桿將誤差控制在1毫米內，創下“全球最大跨度地下洞室（49.5米）”紀錄。 “這里就像一座精密的地下鐘表廠。”總工程師馬驍妍比喻道。從2015年隧道開挖到2024年探測器安裝，建設團隊攻克了超純水灌注、有機玻璃球合縫等10余項世界級難題，最終讓這個“地下迷宮”具備每年捕捉2000億個中微子的能力。 從“追光”到“造光” 在JUNO的“武器庫”中，最耀眼的當屬自主研發的20英寸光電倍增管。此前，該技術被日本壟斷，單只價格高達2萬元。中科院高能物理所聯合企業歷時11年攻關，最終將探測效率提升至30%，成本降低60%，并獲歐盟專利授權。 另一項突破是液體閃爍體的純化技術。實驗要求2萬噸液閃的放射性本底低于0.008克，相當于在游泳池中撈出一粒鹽。科研團隊通過蒸餾、過濾等工藝，將光衰減長度提升至20米，創世界紀錄。意大利專家Marco Beretta感慨：“中國團隊把‘不可能’變成了‘標準’。” 更令人驚嘆的是鋼結構精度：直徑41米的網殼由2.8萬根鋼管組成，螺栓孔公差僅1毫米。“這相當于在足球場大小的空間里，用樂高積木搭建埃菲爾鐵塔。”一位項目負責人這樣比喻。 中微子研究如何重塑人類認知？ 中微子作為構成物質的基本粒子，其質量排序之謎困擾科學界半個世紀。JUNO通過測量反應堆中微子能譜，可將質量順序測定精度提升至99%，為“標準模型”補上關鍵拼圖。 更深遠的意義在于探索宇宙起源。中微子可穿透1000億個太陽厚度的物質，攜帶著138億年前大爆炸的信息。JUNO將聯合“中國天眼”等裝置，構建多信使天文學網絡，有望首次觀測到超新星爆發中的中微子暴。 “這就像給宇宙做CT掃描。”王貽芳院士打了個比方。實驗還可能揭示中微子是否為自身反粒子（馬約拉納粒子），若證實，將顛覆粒子物理理論框架，甚至為暗物質探測提供新路徑。 打造國際基礎科學創新策源地 江門中微子實驗的設計使用壽命長達30年，后期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗，用于探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子。 這一研究將深刻影響粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉研究。如果中微子確實是馬約拉納粒子，即反粒子就是自身，將有助于解釋宇宙中物質-反物質不對稱性問題。 而且，大科學裝置也是人才培養的搖籃。從大亞灣中微子實驗到江門中微子實驗，一批年輕科研人員已成長為項目骨干。總工程師馬驍妍、本底控制負責人趙潔等青年科學家，在項目建設過程中實現了技術與人才的雙重積淀。 國際合作是項目的另一大亮點。JUNO合作組涵蓋來自17個國家和地區、74個科研機構的近700名研究人員，體現了中國主導的國際大科學合作的成熟與成功。 當4.5萬只“黃金瞳”持續凝視宇宙，人類對物質本質的認知，或將迎來新的“光年”。
來源：激光制造網 編輯：十一郎
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