广东江门，地下700米深处。一只捕获“幽灵粒子”的“大眼”睁开不久，就带来令人振奋的好消息。

11月19日，中国科学院高能物理研究所宣布，我国大科学装置——江门中微子实验在运行两个月后就交出亮眼“成绩单”：研究人员通过对今年8月26日至11月2日共59天有效数据的分析，测量出描述中微子振荡的两个参数，精度比此前实验的最好纪录提高了1.5-1.8倍。

“这不仅证明江门中微子实验的性能完全达到甚至超过设计预期，更让人类距离确定中微子质量顺序的目标近了一大步。”中国科学院高能物理研究所所长曹俊说。

中微子是构成物质世界的基本粒子之一，对于研究宇宙演化历史有重要意义。然而，这种“幽灵粒子”质量极其微小，几乎不与任何物质发生反应，非常难以探测，测量中微子振荡是目前探测中微子质量最灵敏的方法。

江门中微子实验，正是为了捕捉这些“幽灵粒子”而生的“猎手”。

中国科学院院士、江门中微子实验项目经理王贻芳介绍，江门中微子实验的探测器核心是装在巨型有机玻璃球里的2万吨液体闪烁体，这个玻璃球是目前全球最大的有机玻璃容器，让液体闪烁体的体积比国际现有最大规模增大了20倍。

“这让探测器就像一只灵敏度拉满的‘大眼’，能精准捕捉并探测中微子。”王贻芳说。

目前，中微子有大量谜团尚未解开。从日本超级神冈探测器、美国深部地下中微子实验，到加拿大萨德伯里中微子观测站，全球顶尖科研装置纷纷“亮剑”，虽技术路径不同，但目标一致——以中微子为探针，撬开人类未知的大门。

中国科学院副院长、党组成员丁赤飚表示，项目团队将与全球科学家紧密协作，不断产出具有重大科学意义和国际影响力的原创性科技成果。

历经十余年攻坚之路，如今，这个深埋岭南大地之下的科学重器，正以超高精度打开探索微观世界的新窗口，为人类揭开宇宙奥秘写下新篇章。

据新华社

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1　“幽灵粒子”是个啥？

首先要说的是，它太神秘了！

中微子是宇宙基本的粒子之一，也是最古老的物质粒子。现在，宇宙中每个角落都弥漫着巨量中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，每立方厘米大概有300个。

它们以接近光速运动，几乎不与任何物质相互作用，穿透能力特别强，极难被探测，因此有“幽灵粒子”之称。打个比方，地球的直径是12700多公里，穿过地球这么厚的物质，100亿个中微子可能只会被截住一个。

中微子就像宇宙留给人类的一道谜题，直到1956年，人类才首次通过核反应堆捕捉到中微子的踪迹。从那时起，中微子便成为物理学研究的重要课题，但至今仍有许多未解之谜。这，引发了全球科学家的无限好奇。

“在构成物质世界的12种基本粒子中，中微子占了其中的3种。如果中微子有一点点质量，对于研究整个宇宙的起源、演化和发展，乃至宇宙星系的性质会有很大影响。”王贻芳说。

科学家们认为，广泛存在于物质世界中的中微子，携带着非常多重要的神秘信息，其中就包括反物质世界的信息。

真的存在反物质世界吗？如果真的存在，它在哪里？

或许，能从中微子里找到答案。

从提出中微子假说，到首次发现中微子，再到证明中微子具有极其微小的质量，全世界科学家用了将近70年。中微子质量排序是目前全球争相研究的前沿热点难题，在此之前，有关中微子的重大发现，多次获得诺贝尔物理学奖。

“我们的职责就是发现前人没有发现的规律，产生新知识。”怀揣着对未知的好奇，从20世纪80年代开始，王贻芳奋战在基础科学研究一线。在中国做中微子振荡实验，成为他一大心愿。

2003年，王贻芳带领团队论证设计了我国第一代中微子实验装置——大亚湾中微子实验，并于2012年发现新的中微子振荡模式。《科学》杂志将这个发现列为当年“全球十大科学进展”。

如今，江门中微子实验接过了接力棒，开始测量中微子的质量顺序，有望揭开“幽灵粒子”的另一个神秘面纱。

2 追溯万物的开端，对我们普通人有什么意义？

“中微子与我们的最直接联系，可以追溯到万物的开端。它决定了我们能否存在。”王贻芳说。

在宇宙大爆炸后的极早期，空间中曾遍布着微小的“密度涨落”，它们是未来所有星系、恒星乃至生命的原始“种子”。但如果中微子完全没有质量，它就会以光速飞驰，从而将这些珍贵的初始“种子”全部抹平。

王贻芳解释，正是因为有一点点微小的质量，中微子才得以减缓速度，允许宇宙早期的“密度涨落”被保留并放大，最终引力才能成功地凝聚出星系、银河系、太阳、地球以及人类。

“我们研究中微子，本质上是一种对自然规律的纯粹探索。它短期内可能确实没有直接的用处，但从长远来看，其价值是无法预料的。就像电刚被发现时，人们也不知道它将来能用来做什么。”曹俊说，“这正是基础研究的意义：我们先去理解世界，而改变世界的种子，往往就埋藏在这份理解之中。”

3 为何要去地下700米？

捕捉中微子的大科学装置长什么样？

如果俯瞰，中微子的中心探测器好似一个超级大的西瓜，浸泡在44米深的水池当中，正睁大“眼睛”寻找中微子的踪迹。水池顶部，则是面积约1000平方米的宇宙射线径迹探测器。

至于为何要建在地下？答案是过滤“噪音”。

王贻芳告诉记者，地面上有很强的宇宙射线，会干扰对中微子的探测。700米山体和岩层就相当于过滤器，可将宇宙射线的强度大幅降低，让研究者得到纯净的中微子信号。

江门中微子实验是世界上首个运行的超大规模、超高精度中微子专用大科学装置。当然，这个“大”，也意味着前所未有的技术挑战。

“之前国际上类似的实验只有我们的1/20，甚至1/50，不可能沿用过去小装置的方法，必须发明全新的技术。”王贻芳说。在王贻芳身上，综合着坚毅果断与严谨理性，面对一个接一个的难关，总是坚持而不妥协地克服。他常说，“我们做科学研究的人，一辈子做的事都是第一次，不可能有别人替你做出来，只能靠自己。”

凭借一股拼劲，王贻芳带领团队研制出新型光电倍增管及其水下防爆系统；研发出高洁净度、高密封、高效率的液闪纯化系统；完成直径41.1米的不锈钢网架等关键部件的设计、研制及安装；制造出直径达35.4米的有机玻璃球……创下多个“世界之最”。

江门中微子实验装置，从今年8月26日开始运行，取数。王贻芳来实验室的频次，也由建设时期的每月一次，变为不定时来一次。可这里，依旧是他放不下的牵挂。

“这个装置设计寿命是30年，除非关门，或者被拆掉，否则我一直都会为它操心，直到我闭眼那天。”王贻芳说。

4 聚焦振荡参数测量，为什么要不遗余力提高精度？

我们目前测量的中微子振荡参数，是自然界的基本常数。这些参数的精确数值，对许多前沿研究来说，至关重要。

“比如，物理学中一个未解之谜：中微子是否是自身的反粒子？这个问题的答案，直接关系到我们为何能存在于这个宇宙之中。”曹俊说，对这个问题的最终判断，依赖于我们对中微子基本参数的精确了解。如果这些基本参数测不准，科学界可能就需要耗费十年甚至更长时间，投入巨大资源去设计多个新实验来反复验证。

曹俊认为，如果对这些参数的测量足够精确，许多原本模糊的物理图像会变得非常清晰，我们也能够借此检验是否存在超出标准物理模型的新物理。

JUNO刚刚发布的首个成果，正是这一精确测量理念的生动体现。该成果显著提高了“太阳中微子振荡参数”的测量精度。该参数可以通过两种方法测量：一种是利用太阳发出的中微子，另一种是利用核反应堆产生的中微子。但这两种方法此前对中微子振荡参数之一的质量平方差的测量结果，有大约1.5倍标准偏差的不一致。

“这种不一致，可能是源于实验误差，但也可能暗示存在新物理。我们进行高精度测量，能够以更高的准确度澄清这一差异，解决测量不一致问题。”王贻芳解释。

据新华网、《科技日报》