中国突破,院士揭秘捕捉幽灵粒子探索宇宙终极谜题之旅
中国科学家在探索宇宙终极谜题方面取得重大突破,成功捕捉被称为“幽灵粒子”的神秘粒子,这一突破由资深院士领衔的团队完成,他们揭示了捕捉这些难以捉摸粒子的关键技术,这一成就不仅展示了中国在物理学领域的实力,也为解开宇宙起源和演化的秘密提供了重要线索。
中国科学院高能物理研究所宣布,江门中微子实验装置正式建设成功,并发布了首个物理成果。中微子被称为“幽灵粒子”,是构成物质世界的12种基本粒子之一,在宇宙中广泛存在。由于其几乎不与任何物质发生作用,难以捕捉,因此成为人类了解最少的基本粒子。
中微子研究对解释宇宙演化的奥秘至关重要。通过对59天有效数据的分析,江门中微子实验合作组测量了太阳中微子振荡参数混合角θ12及其相关的质量参数,精度比此前实验提高了1.5到1.8倍。这些参数最初通过太阳中微子测定,但也可以通过反应堆中微子精确测定。此前两种方法对质量平方差的测量结果有大约1.5倍标准偏差的不一致,称为“太阳中微子偏差”。此次江门中微子实验通过反应堆中微子证实了这个偏差。
中微子振荡的电荷共轭—宇称对称性破坏(CP破坏)特性可能有助于解释为何宇宙中物质远多于反物质。要测量CP破坏的大小,需要先知道中微子的质量排序。中微子的质量影响宇宙的演化进程,确定质量排序为后续研究铺路。当前对中微子的探索重点包括中微子的质量来源、3种中微子的质量排序问题以及中微子是否为自身的反粒子(“马约拉纳粒子”属性)。
江门中微子实验的成功建立在我国多年积累的基础上。大亚湾中微子实验是关键节点,2012年该实验发现了一种新的中微子振荡模式,并精确测量了混合参数θ13。大亚湾中微子实验不仅完成了所有科学目标,还培养出一批中微子研究人才。其部分器件被继续用于江门中微子实验,科研传承得以延续。
作为新一代中微子实验装置,江门中微子实验的主要目标是确定中微子的质量排序。装置建在广东省江门市打石山地下700米处,核心是一个直径35.4米的有机玻璃球,内部装有2万吨液体闪烁体。装置攻克了三大技术难题:用钢网架支撑有机玻璃球,克服浮力;提高液体闪烁体纯度;自主研发光电倍增管探测效率国际领先。设计寿命长达30年,未来将拓展探索范围,深入研究太阳中微子、地球中微子等,并能在银河系内超新星爆发时第一时间捕捉中微子信号,助力揭开恒星演化的奥秘。
江门中微子实验是一个重大国际合作项目,有700多名研究人员来自17个国家和地区、75个科研机构。王贻芳表示,基础研究的突破需要时间,未来几十年,以江门中微子实验的超高精度,将持续产出重大成果并培养新一代物理学家。
