我国在地下700米造了个世界最大的玻璃球，重达600吨，功能很强大

发布者：醉爱山水间 2024-10-13 18:14

中微子是宇宙中最古老、最原始的基本粒子之一，自宇宙形成之初便存在，本身就携带着宇宙演化的关键信息。为了深入探索这种神秘粒子，位于广东江门地下700米的江门中微子实验（JUNO）正在紧锣密鼓地进行中。

10月11日，中科院宣布，该实验的中心探测器内部、世界最大的单体有机玻璃球已经全部建成，标志着实验进入了建设的收官阶段。预计11月底完成全部安装任务，并启动超纯水、液体闪烁体的灌装，2025年8月正式运行取数，预计运行约30年。

江门中微子实验是一项旨在测量中微子质量顺序的国际最前沿的基础科学研究项目。各项目于2013年立项，2015年开工，建造时间已近10年，现终于到了收尾阶段。

该工程的核心探测设备位于地下700米的实验大厅内44米深的水池中央，这一特殊位置的选择旨在减少宇宙射线和地球辐射对实验的干扰，确保数据的准确性。探测器的核心部分由一个直径41米的不锈钢网壳、直径35.4米的有机玻璃球，以及2万吨液体闪烁体、45000只光电倍增管等关键部件组成，规模之大、技术之复杂，堪称国际一流。

其中的有机玻璃球作为探测器的核心部件之一，其内径达到35.4米，由263块12厘米厚的烘弯球面板和上下烟囱粘接而成，净重约600吨，是全世界最大的有机玻璃球。

这一尺寸的巨大有机玻璃球，在制造和安装过程中都面临着前所未有的挑战。按比例换算，其厚度比鸡蛋壳还薄，但却要承受运行中约3000吨的浮力。

为此，科研团队采用了独特配方和工艺生产的高透光率、低本底有机玻璃板材，并通过大体量注料、聚合、退火的本体聚合技术进行粘接，粘接缝总长度约2公里。此外，还采用了特殊方法对粘接缝进行保护，确保整个球体的稳定性和安全性。

除了有机玻璃球外，探测器的不锈钢网架和光电倍增管也是关键部件之一。不锈钢网架用于支撑有机玻璃球和液闪的重量，同时传递受力。而光电倍增管则用于探测液闪中中微子与物质相互作用产生的微弱光信号，并将其转化为电信号进行记录和分析。

江门中微子实验团队成功研制出具有自主知识产权的国际最高光子探测效率的光电倍增管，打破了该领域的国际垄断，并获欧盟、美国、日本等的专利授权。这一成果不仅提升了我国在中微子研究领域的技术水平，也为国际中微子研究贡献了中国智慧和力量。

在建造这一大科学装置的过程中，江门中微子实验团队和建设方集思广益，攻克了很多技术难关。例如，研制出高强度、高精度、高透光率光电倍增管水下防爆系统，确保光电倍增管在水下长期稳定运行；研发了高洁净度、高密封、高效率的液体闪烁体纯化系统，获得目前国际上衰减长度最高的液闪；采用水下电子学的创新设计，以民用器件实现了航天级别的可靠性等。

这些技术创新不仅提升了实验设备的性能和稳定性，也为后续的数据分析和科学研究奠定了坚实基础。

江门中微子实验装置功能很强大，它的建成和运行将对我国乃至全球的中微子研究领域产生深远影响。首先是这里将成为国际中微子研究的中心之一，江门中微子实验将与美日等国的同类设备共同推动中微子研究的深入发展。