中心探測器:“捕捉”中微子的“抓手”(下)
江門中微子實驗的中心探測器里,最重要的部分是一個裝有2萬噸液體閃爍體的有機玻璃球,在它的周圍密布著2萬個20英寸大小的光電倍增管。為了確保準確而高效地“捕捉”到中微子,不僅這2萬噸液閃得是全世界最透明的,這2萬個光電倍增管也要做到探測效率世界最高。
液體閃爍體作為中微子實驗的常用靶物質之一,與反應堆中微子發生反應時,相較于其他靶物質產生的閃爍光最多,能量分辨率也最好。但液閃中可能存在的灰塵、氧氣、礦物質等本底會對實驗數據造成干擾,所以它必須做到極致“透明”。
中國科學院高能物理研究所研究員衡月昆說:“我們這個重型探測器它的能量分辨率要求是3%。本底低到什么程度呢?2萬噸液體閃爍體里面,所有的灰塵的量加起來不能超過8毫克?!?/span>
江門中微子實驗的液體閃爍體通過深度提純與優化配方,獲得了極佳的光學透明度,為取得國際領先的能量分辨率奠定了基礎。與此同時,為了把中微子與液閃反應發出的微弱閃爍光轉成可讀出的電信號,還需要一件關鍵“利器”——光電倍增管。
中國科學院高能物理研究所高級工程師徐吉磊說:“中微子太難捕捉了,我們(光電倍增管)要做得非常非常靈敏,比我們的眼睛靈敏得多,就是即使發出來一個光子,我們的光電倍增管也能探測到。”
經過11年的探索和聯合攻關,科研團隊終于成功研制出擁有自主知識產權,并且具備國際最高光子探測效率的光電倍增管,打破了該領域的國際壟斷。
臺灣大學物理系榮譽教授熊怡說:“所有這些東西都是在過去都還沒有任何實驗能夠做到這么好的,所以這是我們第一次?!?/span>
意大利帕多瓦大學教授Alberto Garfagnini說:“目前,江門中微子實驗是獨一無二的。我認為在未來十年內,全球范圍內都不會有類似規模的實驗出現。因此,江門中微子實驗中心探測器將成為未來十年內該領域最大、最先進的世界級探測器?!?/span>
世界最大的有機玻璃容器、世界最透明的液體閃爍體、探測效率世界最高的光電倍增管,除了這些耀眼的“世界之最”,還有無數個大大小小的技術難關在這十幾年中被科研團隊逐一攻克。江門中微子實驗室建成后將成為國際中微子研究的中心之一,與日本超級神岡中微子實驗和美國深部地下中微子實驗形成中微子研究的“三足鼎立”之勢,這將進一步鞏固我國在該領域的國際領先地位。