世界最大！地下700米的這個(gè)“玻璃球”，探尋宇宙之初

　　記者10月11日從中國(guó)科學(xué)院獲悉，位于地下700米的江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）的中心探測(cè)器內(nèi)部、世界最大的單體有機(jī)玻璃球已經(jīng)全部建成，進(jìn)入建設(shè)的收官階段。

　　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，攜帶著非常多重要的神秘信息，研究中微子對(duì)于認(rèn)識(shí)宇宙和我們現(xiàn)存的世界物質(zhì)都具有非常重要的意義，也是國(guó)際最前沿的基礎(chǔ)科學(xué)。

　　江門中微子實(shí)驗(yàn)以測(cè)量中微子質(zhì)量順序?yàn)槭滓茖W(xué)目標(biāo)，并進(jìn)行其它多項(xiàng)重大前沿研究，其核心探測(cè)設(shè)備位于地下700米的實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)44米深的水池中央，它由直徑41米的不銹鋼網(wǎng)殼、直徑35.4米的有機(jī)玻璃球，以及2萬(wàn)噸液體閃爍體、45000只光電倍增管等關(guān)鍵部件組成。

　　江門中微子實(shí)驗(yàn)2013年立項(xiàng)，2015年開(kāi)工建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)硐室，2021年底，地下硐室交付使用并開(kāi)始探測(cè)器安裝。目前，江門中微子實(shí)驗(yàn)中心探測(cè)器最內(nèi)層的有機(jī)玻璃球已合攏，外層的不銹鋼網(wǎng)架和光電倍增管也在有序合攏中，預(yù)計(jì)11月底完成全部安裝任務(wù)，并啟動(dòng)超純水、液體閃爍體的灌裝，2025年8月正式運(yùn)行取數(shù)，預(yù)計(jì)運(yùn)行約30年。

　　江門中微子實(shí)驗(yàn)有機(jī)玻璃球內(nèi)徑35.4米，由263塊12厘米厚的烘彎球面板和上下煙囪粘接而成，有機(jī)玻璃凈重約600噸，是世界最大的單體有機(jī)玻璃球。事實(shí)上，相比其35.4米的直徑，12厘米厚的有機(jī)玻璃球按比例換算，就好像雞蛋殼一樣薄。有機(jī)玻璃板材生產(chǎn)采用獨(dú)特配方和工藝，具有高透光率和低本底的特點(diǎn)，其天然放射性本底鈾和釷的質(zhì)量占比小于一萬(wàn)億分之一。有機(jī)玻璃球粘接采用大體量注料、聚合、退火的本體聚合技術(shù)，粘接縫總長(zhǎng)度約2公里，并采用特殊方法對(duì)粘接縫進(jìn)行保護(hù)。

　　有機(jī)玻璃球作為探測(cè)中微子的靶物質(zhì)液閃的容器，將承載20000噸液閃，同時(shí)整個(gè)球體置于純水中運(yùn)行，運(yùn)行中需要長(zhǎng)期承受約3000噸的浮力，該受力通過(guò)有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn)、連接桿和不銹鋼節(jié)點(diǎn)傳遞到不銹鋼網(wǎng)殼主結(jié)構(gòu)上，在連接桿上裝有傳感器進(jìn)行受力監(jiān)測(cè)。特殊設(shè)計(jì)的不銹鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋入有機(jī)玻璃中作為有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)優(yōu)化和上百次試驗(yàn)最終獲得超高承載能力，并且部分不銹鋼節(jié)點(diǎn)采用碟簧設(shè)計(jì)方案、有效改善了有機(jī)玻璃節(jié)點(diǎn)的受力分布。

　　為了建造這一大科學(xué)裝置，江門中微子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)、多措并舉，攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)：

　　成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際最高光子探測(cè)效率的光電倍增管，打破了該領(lǐng)域的國(guó)際壟斷，并獲歐盟、美國(guó)、日本等的專利授權(quán)。

　　研制出高強(qiáng)度、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統(tǒng)。

　　研發(fā)了高潔凈度、高密封、高效率的液體閃爍體（簡(jiǎn)稱液閃）純化系統(tǒng)，獲得目前國(guó)際上衰減長(zhǎng)度最高的液閃。

　　采用水下電子學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以民用器件實(shí)現(xiàn)了航天級(jí)別的可靠性。

　　完成有機(jī)玻璃球、不銹鋼網(wǎng)架等探測(cè)器關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、研制、批量生產(chǎn)及安裝。

　　建成國(guó)內(nèi)最大跨度的深埋地下洞室，該洞室頂部起拱跨度達(dá)49.5米，相關(guān)施工屬于世界級(jí)的超常規(guī)地下工程。

　　江門中微子實(shí)驗(yàn)建成后將成為國(guó)際中微子研究的中心之一，與日本的頂級(jí)神岡中微子實(shí)驗(yàn)和美國(guó)的深部地下中微子實(shí)驗(yàn)形成中微子研究的鼎足之勢(shì)。這將使我國(guó)在中微子研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位得到進(jìn)一步鞏固。（總臺(tái)央視記者 帥俊全 王帥）

　　轉(zhuǎn)自：央視新聞

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