中微子是“阿飄”？爲啥去地下700米抓它？

近日，據中國科學院消息，位於地下700米的廣東江門中微子實驗（JUNO）的中心探測器內部，世界最大的單體有機玻璃球已經全部建成，進入建設的收官階段。

網友則戲稱，“鬼終於有了一個高大上的名字了---中微子。如果在地下700米處發現了中微子，翻譯過來就是去地府抓了個鬼。”

爲什麼大家這麼說呢？

我國道教有個說法，人死爲鬼，鬼死爲聻，聻死爲希，希死爲夷，夷死爲微，微死無形。難怪網友們戲稱，中微子就是“阿飄”——鬼。

是的，當你正在思索中微子和“阿飄”兩者之間的關係時，每秒就有3億億個來自太陽的中微子正穿過你的身體，中微子穿透能力極強，不但可以毫無阻礙地穿過人體，甚至可以穿過地球和太陽，這極強的穿透能力讓中微子“來去無蹤”，中微子的質量非常輕，以接近光速運動，難以捕捉，它們幾乎不與其他物質發生相互作用，如幽靈一般穿透地球，攜帶着關於恆星、黑洞乃至整個宇宙的“核心秘密”，因此被稱爲“幽靈粒子”。

——江門中微子實驗裝置爲啥建這麼深?

核反應堆是地球上產生中微子最集中的位置。江門市距離陽江、台山兩處核電站均爲53千米，兩大反應堆全面建成後總功率居世界第一，可獲得雙倍的實驗樣本。可以說，這裡是目前全球最適合做中微子實驗的地方。

由於地面上有很強的宇宙射線，會干擾對中微子的探測。700米的山體和岩層就相當於過濾器，可將宇宙射線的強度大幅降低，讓我們得到純淨的中微子信號。

——中微子到底是什麼？

在粒子物理學中，科學家一致認爲，構成物質世界最基本的粒子有12種，包括6種夸克(上、下、奇異、粲、底、頂)，3種帶電輕子(電子、繆子和陶子)和3種中微子(電子中微子、繆中微子和陶中微子)。

中微子不帶電，質量非常輕，小於電子的百萬分之一，以接近光速運動，不過光在星際傳播過程中，由於引力或者星際塵埃會轉彎，而中微子不會。中微子幾乎不與任何物質發生反應，只參與非常微弱的弱相互作用。

中微子還有一個非常重要的特性，那就是具有極強的穿透力。打個比方，我們的地球直徑約爲12700多公里，而中微子可以毫無阻擋的穿過地球，不會受海水和地層的阻擋，也無法干擾、攔截和破解，因此中微子的檢測非常困難。在所有基本粒子中，人們對中微子瞭解最少，所以中微子又被稱爲“幽靈粒子”。

——中微子是怎麼產生的？

大多數粒子物理和核物理過程都伴隨着中微子的產生，例如核反應堆發電（核裂變）、太陽發光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發、宇宙射線等等。

超新星爆發時，會產生巨大的能量，而中微子會帶走超新星爆發出的99%的能量。

我們的宇宙產生於一次大爆炸。部分科學家認爲，宇宙在大爆炸之初，同時產生了物質世界和反物質世界。那麼，在宇宙的起源和演化過程中，曾經存在過反物質世界去哪兒了？

——捕捉中微子有何作用？

我們的宇宙中充斥着大量的中微子，大部分爲宇宙大爆炸的殘留，大約爲每立方厘米300個。科學家普遍認爲，廣泛存在於物質世界中的中微子，就包含了反物質世界的重大信息。

其實，我們地球本身也會發出中微子，而這些中微子的構成與我們現在看不到的結構有關係。

中微子是宇宙形成之初就存在的最古老也最原始的基本粒子，攜帶着非常多重要的神秘信息，研究中微子對於認識宇宙和我們現存的世界物質都具有非常重要的意義，也是國際最前沿的基礎科學。

江門中微子實驗2013年立項，2015年開工建設地下實驗硐室，2021年底，地下硐室交付使用並開始探測器安裝。目前，江門中微子實驗中心探測器最內層的有機玻璃球已合攏，外層的不鏽鋼網架和光電倍增管也在有序合攏中，預計11月底完成全部安裝任務，並啓動超純水、液體閃爍體的灌裝，2025年8月正式運行取數，預計運行約30年。

作爲我國大科學工程建設在粵港澳大灣區的重大布局，江門中微子實驗以測量中微子質量順序爲首要科學目標，同時也將深入研究大氣中微子、太陽中微子、地球中微子、超新星中微子等。

——江門中微子實驗裝置什麼樣？

江門中微子實驗有機玻璃球內徑35.4米，大約有12層樓高。由263塊12釐米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成，有機玻璃淨重約600噸，是世界最大的單體有機玻璃球。

有機玻璃球作爲探測中微子的靶物質液閃的容器，將承載20000噸液閃，同時整個球體置於純水中運行，運行中需要長期承受約3000噸的浮力，該受力通過有機玻璃節點、連接杆和不鏽鋼節點傳遞到不鏽鋼網殼主結構上，在連接杆上裝有傳感器進行受力監測。特殊設計的不鏽鋼結構預埋入有機玻璃中作爲有機玻璃節點，經過反覆設計優化和上百次試驗最終獲得超高承載能力，並且部分不鏽鋼節點採用碟簧設計方案、有效改善了有機玻璃節點的受力分佈。

江門中微子實驗建成後將成爲國際中微子研究的中心之一，與日本的神岡中微子實驗和美國的深部地下中微子實驗，形成中微子研究的鼎足之勢。

來源：央視新聞、央視科教、中國科學院理論物理研究所