广东江门，在开平市金鸡镇一座小山下，地下700米深处，71米高的实验大厅中，一个直径35.4米的巨型“玻璃球”正在安装，这就是国家大科学装置江门中微子实验（JUNO）的中心探测器。2013年，中国科学院高能物理研究所承担的中国科学院战略性先导科技专项江门中微子实验正式立项，成为继北京正负电子对撞机、大亚湾中微子实验后,该所设计和建设的最新大科学装置。江门中微子实验的首要科学目标是测量中微子质量顺序，同时进行超新星中微子、大气中微子、太阳中微子、地球中微子、核子衰变、暗物质间接探测等多项重大前沿研究，建成后将成为国际中微子研究中心之一。

江门中微子实验中心探测器（中国科学院高能物理研究所刘悦湘摄）

“幽灵粒子”

什么是中微子？实验高能物理学家、中国科学院院士、江门中微子实验首席科学家王贻芳介绍，构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克，3种带电轻子和3种中微子，3种中微子包括电子中微子（e-Neutrino）、缪中微子（μ-Neutrino）和陶中微子（τ-Neutrino）。作为一种不带电的粒子，中微子质量小于电子的百万分之一，以接近光速的速度运动，只参与非常微弱的弱相互作用，且具有极强的穿透力，能够轻松穿过地球或者太阳。一直以来，对中微子的检测非常困难，因此中微子也被称为“幽灵粒子”。中微子的质量顺序，在宇宙演化、太阳及超新星中微子的产生与传播、中微子振荡等方面有重要影响，在检验超新星爆发机制、验证地球物理模型、研究太阳物理等方面，都能发挥关键作用。

构成物质世界最基本的粒子（图片来源：中国科学院高能物理研究所）

“捕捉”中微子

江门中微子实验将致力于研究中微子的质量大小和起源、质量顺序、电荷宇称破坏的大小等。为测量中微子振荡需要用到的参数，江门中微子实验建造了一个有效质量为2万吨的低本底、高透明度的球形液体闪烁体探测器，也就是中心探测器“大玻璃球”。这颗玻璃球内径35.4米，由263块12厘米厚的有机玻璃烘弯球面板和上下烟囱粘接而成，有机玻璃净重约600吨，是世界上最大的单体有机玻璃球。玻璃球外面的主支撑结构是直径41.1米的不锈钢网壳，被2万只直径50厘米的光电倍增管和2.5万只直径不到7.6厘米的光电倍增管和反射膜包拢。安装完成后，玻璃球内部将灌满2万吨液体闪烁体，外面浸泡在一个44米深的圆柱形水池中，池内灌装3.5万吨超纯水。当大量中微子穿过探测器内部，就会有极少的一部分中微子跟液体闪烁体发生相互作用，产生极其微弱的光信号，被探测器外面的光电倍增管探测到，将光信号收集放大，就能“捕捉”到中微子。

江门中微子实验中心探测器光电倍增管安装（中国科学院高能物理研究所刘悦湘摄）

国际合作

江门中微子实验项目以国际合作方式进行实验建设及运行。2014年，江门中微子实验成立了由9个国家和地区、51个科研单位组成的国际合作组。10年来共召开了24次国际合作组会议，合作组成员不断增加，众多国际中微子和暗物质研究、宇宙学、高能物理领域专家参与其中。现共有17 个国家和地区、74 个研究机构、750 名研究人员参与建设研究，并通过经费投入分担、技术共同研发、科研成果共享的方式，推动全球中微子研究领域的共同进步与发展。

2024年3月6日，江门中微子实验第23次国际合作组大会在开平市召开（图片来源：江门日报）

项目建设

2015年1月10日，江门中微子实验项目基建工程建设正式启动。项目需要在700米的山底下建设一个50米直径的大型地下洞室，屏蔽除中微子信号之外的其他干扰。实验室土建建设持续7年，克服了地下洞室挖掘过程中地下水渗漏等不利因素造成的影响，于2021年底完成地下洞室交付使用。2022年，项目全面进入实验设备安装阶段，顺利完成中心探测器有机玻璃球升降平台安装及不锈钢网壳安装，进行中心探测器有机玻璃、光电倍增管等设备安装。2022年，江门中微子实验项目写入广东省第十三次党代会报告，上升为省委重点工作。

江门中微子实验洞室挖掘工程（中国科学院高能物理研究所刘悦湘摄）

科研攻关

项目启动以来，江门中微子实验团队攻克了高量子效率的新型光电倍增管研制、高性能液体闪烁体研制、超大型高精度探测器设计制造、超大跨度实验洞室等一个又一个技术难题，实现了实验主要设备的国产研制和批量生产，为相关产业的发展起着强大的推动作用。光电倍增管是中微子实验最主要的设备部件之一，项目组组建了由中国科学院高能物理研究所牵头的微通道板型大面积光电倍增管研制合作组，研制出技术指标达到国际领先水平的样管，高质量高效率完成生产并投入实验安装。为确保中心探测器大玻璃球在纯水中稳定工作30年，实验团队研制了高承载能力的有机玻璃节点，以及高强度、高精度、高透光率光电倍增管水下防爆系统，极大地保障了设备运行安全。团队还自建了一个化工厂规模的高洁净度、高密封、高效率液体闪烁体纯化系统，对液体原料进行纯化处理，能够获得目前国际上衰减长度最高的液体闪烁体，确保探测数据的精准。

江门中微子实验中心探测器安装现场（中国科学院高能物理研究所刘悦湘摄）

2024年10月，中国科学院高能物理研究所宣布，江门中微子实验建设已进入收官阶段，中心探测器最内层的有机玻璃球完成合拢。11月20日，江门中微子实验探测器主体正式建成，将启动超纯水、液体闪烁体的灌装。实验计划于2025年8月正式运行取数，预计运行约30年。

星空下的江门中微子实验室（中国科学院高能物理研究所刘悦湘摄）

研究小小的中微子，对人类、对地球的未来有什么作用？对我们的生活有什么意义？正如王贻芳院士所言：“所有物理学的重大突破，最终全部推动了文明的发展”。未来的中微子实验，将让人类突破认知极限，更好地理解宇宙和物质世界，中微子应用将会融入到人们生活的方方面面。

参考资料：

1.开平市地方志编纂委员会编：《开平年鉴（2015）》，广东人民出版社，2015年11月

2.开平市地方志编纂委员会编：《开平年鉴（2016）》，广东人民出版社，2016年12月

3.开平市档案馆，开平市人民政府地方志办公室编：《开平年鉴（2023）》，南方日报出版社，2023年12月

4.江门市人民政府地方志办公室编：《江门年鉴（2023）》，南方日报出版社，2024年3月

5.《江门中微子实验建设进入收官阶段》，新华社，2024年10月11日，网址：https://h.xinhuaxmt.com/vh512/share/12228566?d=134da73&channel=weixinp&wxst=1728636022005&time=1731057581872

6.《世界最大！地下700米的“玻璃球”是怎样捕获中微子的？》，科普中国，2024年11月2日，网址：https://mp.weixin.qq.com/s/GocLUSZyHmZju8Ohf92JPA

7.《去地下700米测“1个半参数”》，中国青年报，2024年11月18日，网址：http://news.cyol.com/gb/articles/2024-11/18/content_pQyWvmTYBE.html

8.《世界最大！江门中微子实验探测器主体今日建成》，江门日报，2024年11月20日，网址：https://mp.weixin.qq.com/s/TRXjZimBcDfZlihZSPtXnA