中心探测器:“捕捉”中微子的“抓手”(下)
江门中微子实验的中心探测器里,最重要的部分是一个装有2万吨液体闪烁体的有机玻璃球,在它的周围密布着2万个20英寸大小的光电倍增管。为了确保准确而高效地“捕捉”到中微子,不仅这2万吨液闪得是全世界最透明的,这2万个光电倍增管也要做到探测效率世界最高。

液体闪烁体作为中微子实验的常用靶物质之一,与反应堆中微子发生反应时,相较于其他靶物质产生的闪烁光最多,能量分辨率也最好。但液闪中可能存在的灰尘、氧气、矿物质等本底会对实验数据造成干扰,所以它必须做到极致“透明”。
中国科学院高能物理研究所研究员衡月昆说:“我们这个重型探测器它的能量分辨率要求是3%。本底低到什么程度呢?2万吨液体闪烁体里面,所有的灰尘的量加起来不能超过8毫克。”
江门中微子实验的液体闪烁体通过深度提纯与优化配方,获得了极佳的光学透明度,为取得国际领先的能量分辨率奠定了基础。与此同时,为了把中微子与液闪反应发出的微弱闪烁光转成可读出的电信号,还需要一件关键“利器”——光电倍增管。

中国科学院高能物理研究所高级工程师徐吉磊说:“中微子太难捕捉了,我们(光电倍增管)要做得非常非常灵敏,比我们的眼睛灵敏得多,就是即使发出来一个光子,我们的光电倍增管也能探测到。”
经过11年的探索和联合攻关,科研团队终于成功研制出拥有自主知识产权,并且具备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。

台湾大学物理系荣誉教授熊怡说:“所有这些东西都是在过去都还没有任何实验能够做到这么好的,所以这是我们第一次。”
意大利帕多瓦大学教授Alberto Garfagnini说:“目前,江门中微子实验是独一无二的。我认为在未来十年内,全球范围内都不会有类似规模的实验出现。因此,江门中微子实验中心探测器将成为未来十年内该领域最大、最先进的世界级探测器。”
世界最大的有机玻璃容器、世界最透明的液体闪烁体、探测效率世界最高的光电倍增管,除了这些耀眼的“世界之最”,还有无数个大大小小的技术难关在这十几年中被科研团队逐一攻克。江门中微子实验室建成后将成为国际中微子研究的中心之一,与日本超级神冈中微子实验和美国深部地下中微子实验形成中微子研究的“三足鼎立”之势,这将进一步巩固我国在该领域的国际领先地位。


