運(yùn)行了3275天11小時(shí)43分0秒后，2020年12月12日，深圳大亞灣核反應(yīng)堆群1600米外、藏在百米高花崗巖山體腹中的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)裝置，被按下了停止鍵。中國科學(xué)院高能物理研究所所長、中國科學(xué)院院士王貽芳宣布：“實(shí)驗(yàn)圓滿完成科學(xué)任務(wù)，正式退役！”
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的句號(hào)，并不是我國中微子研究的終點(diǎn)。250公里外，新的“接棒者”——同在廣東的江門中微子實(shí)驗(yàn)，正在如火如荼的建設(shè)中。江門中微子實(shí)驗(yàn)裝置建成后，必將勇攀世界中微子研究高峰，續(xù)寫我國中微子研究的輝煌。
尋找第三種振蕩模式，7國提出8個(gè)實(shí)驗(yàn)方案
中微子是一種不帶電、質(zhì)量極其微小的基本粒子，有人形象地將其比作基本粒子中的“隱士”。與夸克、帶電輕子等基本粒子相比，中微子性質(zhì)獨(dú)特，它們幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用，不容易被捕捉到。因此，中微子是人類迄今了解最少的一種基本粒子，存在著諸多未解的謎題。
“對(duì)中微子未知問題的研究，不僅將完善我們對(duì)物質(zhì)世界最基本規(guī)律的認(rèn)識(shí)，而且很有可能導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)有粒子物理論體系——標(biāo)準(zhǔn)模型的突破，從而踏入新物理世界的大門?！敝袊茖W(xué)院高能物理研究所副所長曹俊告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
21世紀(jì)初，中微子成為高能物理學(xué)的寵兒。中微子研究蓬勃發(fā)展，不僅成為粒子物理最重要的分支之一，而且還擴(kuò)展到天文學(xué)、宇宙學(xué)、地球物理等多個(gè)學(xué)科，形成了“中微子科學(xué)”。同時(shí)，中微子的實(shí)驗(yàn)研究也取得了許多重大發(fā)現(xiàn), 包括發(fā)現(xiàn)三種中微子、發(fā)現(xiàn)來自天體的中微子、發(fā)現(xiàn)中微子振蕩等。
中微子有一個(gè)特殊的性質(zhì)，那就是它們經(jīng)?！白兩怼?，從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型，即中微子振蕩。
原則上，三種中微子之間相互“變身”，兩兩組合，應(yīng)該有三種模式。其中兩種模式分別在上世紀(jì)60年代、80年代即有跡象，當(dāng)時(shí)稱作“太陽中微子之謎”和“大氣中微子之謎”。1998年日本的超級(jí)神岡實(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)了大氣中微子振蕩，隨后太陽中微子振蕩也被多個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
“然而，第三種中微子‘變身’模式一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預(yù)言其根本不存在?！辈芸≌f。
由于科學(xué)意義重大，2003年起，俄羅斯、法國、美國、日本、韓國等7國相繼提出8個(gè)相似的中微子實(shí)驗(yàn)方案。中國科學(xué)院高能物理研究所的科研人員也在這一年提出設(shè)想，利用我國大亞灣核反應(yīng)堆群產(chǎn)生的大量中微子，來尋找中微子的第三種振蕩模式。
穩(wěn)妥推進(jìn)裝置建設(shè)，創(chuàng)造安全爆破世界紀(jì)錄
那時(shí)，王貽芳和曹俊都覺得，中微子實(shí)驗(yàn)研究蘊(yùn)含著獲得重大物理發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇。
“全世界的粒子物理學(xué)者都在尋找第三種振蕩模式，中國絕不能錯(cuò)失這次機(jī)會(huì)，應(yīng)該積極參與其中，提出自己的實(shí)驗(yàn)方案，或許這個(gè)重大突破就是我們的?！辈芸∥⑿χf。
為了實(shí)現(xiàn)中微子研究夢(mèng)，王貽芳和曹俊拿出了自己獲得的人才基金，加上中國科學(xué)院高能物理研究所特批的100萬元，開始了中微子實(shí)驗(yàn)的選址勘測(cè)工作。
看到大亞灣核電站旁邊的排牙山后，這群物理學(xué)家難掩心中喜悅?！昂穗娬痉磻?yīng)堆群總功率很高，可以放出海量的中微子，供實(shí)驗(yàn)測(cè)量；排牙山幾百米厚的山體可以隔絕宇宙射線的干擾，這大概是全世界最好的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。核電站旁邊有這樣一座小山，可以說，這是上天眷顧中國高能物理學(xué)界。”曹俊感慨道。
不久后，由中國科學(xué)院高能物理研究所提出的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)方案，就因具有地理優(yōu)勢(shì)、設(shè)計(jì)獨(dú)特，取得了國際上的關(guān)注。美國能源部還放棄了支持本國的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，轉(zhuǎn)而支持美國科學(xué)家加入大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)。
然而，中微子實(shí)驗(yàn)選址過程卻并非一帆風(fēng)順?！拔覀冋掖髞啚澈穗娬緯r(shí)，他們內(nèi)部對(duì)于我們做實(shí)驗(yàn)是有分歧的，協(xié)調(diào)過程并不容易。”曹俊說。
