（原标题：我国制作超大玻璃球求解“鬼魂粒子”之谜）
全晓书 王攀 荆淮侨/新华社
JUNO勘探器示意图。 本文图片 中科院高能所供给
在一个12层楼高的玻璃球里注入通明液体，我国科学家计划造一个全世界最大的“水晶球”来捕捉世界中的“鬼魂粒子”——中微子，然后找到通向物理新世界的大门。
他们将把一个直径达35.4米的有机玻璃球装置在广东省江门市西南部的打石山中。施行工程人员已经在700多米深的花岗岩下方挖出一个空泛，作为未来的试验大厅。
“咱们一向在不停地抽排地下水。现在，水位已显着下降，信任很快就能排洁净。”江门中微子试验发言人、我国科学院高能物理研讨所所长王贻芳近期介绍项目发展时说。
江门中微子试验（JUNO）于2015年1月开工建造。若顺畅，下一年年中，施行工程人员将开端在地下试验厅中拼装巨大的球形勘探器。
这是我国最杂乱的高能物理试验设备，估计2022年建成。与其时最好的世界同类设备比较，它的规划要大20倍，精度进步近一倍。
JUNO规划图。
“鬼魂粒子”
中微子是组成自然界的一种基本粒子，在世界中广泛存在。大多数粒子物理和核物理进程都伴随着中微子的发作，例如太阳发光、超新星迸发、世界射线、核反响堆发电等。
中微子也是现在最奥秘的粒子之一。它们不带电，质量极小，简直不与其他物质发作彼此作用。它们如鬼魂一般穿透地球，来无影去无踪，每秒钟就有3亿亿个来自太阳的中微子穿过每个人的身体。
正由于中微子不会像光子、电子相同，与其他粒子彼此作用，它们所带着的关于恒星、黑洞甚至整个世界的“中心隐秘”，吸引着猎奇的人类。
它们可以直接穿过剧烈“焚烧”的恒星内部而不被吞噬，成为人类了解恒星中心核反响进程的前言；它们在世界诞生之初就已存在，且不像光子在世界大爆炸38万年之后才完毕和其他粒子彼此作用开端传达，所以也是研讨世界最前期前史的载体。
上世纪50年代，科学家初次观测到中微子的存在，后来又发现中微子其实有三种，分别是电子中微子、μ中微子、τ中微子，它们在飞行时可以“一人分饰三角”，在三种类别之间彼此转化，这也被称作中微子振动。
在这个范畴，我国是后来者，但做出了重要贡献。2012年，大亚湾中微子试验室宣告发现新的中微子振动形式，成为中微子研讨的一个重要里程碑。
可是，中微子仍有太多未解之谜。江门中微子试验副发言人、中科院高能物理所研讨员曹俊指出，中微子很难勘探，许多试验研讨发展有限，便是由于捕捉到的中微子信号太少，数据太少。
JUNO地理位置。
超级玻璃球
勘探中微子，一种方法是通过液体闪耀体勘探器来捕捉它们发作的信号。
科研人员在有机玻璃球里注入通明的特制液体——液体闪耀体（简称“液闪”），当中微子穿过球体时，会有必定的几率和液体里布满的氢核发作反响。每一次反响发作一个正电子和一个中子，正电子随即湮灭开释出一个快信号，中子则在重复磕碰后被其他氢核吸收并开释出一个慢信号。一前一后两次闪耀，就透露了中微子的行迹。
为了更好的进步勘探灵敏度，JUNO的选址通过精心测算。试验室建在地下，以屏蔽世界射线的搅扰；间隔阳江核电站和台山核电站都是53公里，可以一起使用两者开释的海量中微子，并画出更精密的中微子能谱图。
可是，较长的间隔也会形成中微子流的“稀释”，就比如放焰火，火花四散，越往外密度越低。JUNO比现在世界上最大的中微子液闪勘探器——日本的KamLAND勘探器还要大20倍，后者注入了1000吨液闪，而JUNO要包容两万吨液闪，才干尽可能多地“抓获”中微子。
“勘探器越大，捕捉到的信号就越多，数据量就越大，就越能看到他人所看不到的。”曹俊说。
依据规划的详细计划，JUNO会由265块有机玻璃板现场拼装而成，并被钢架固定在一个装有约4万吨纯净水的大池中。
这么大的玻璃球，给工程建造带来了应战。江门中微子试验项目组先后请来几个闻名力学团队协助规划，并搭建了专门试验室，测验有机玻璃的力学功能和老化状况，还造了一个直径3米的小球来验证核算和测验是否精确。
“通过试验证明无误后，咱们才把这套算法用来规划大的勘探器。咱们要保证它能运转30年。”曹俊说。
为保证12层楼高大球的规划安全无误，科研人员先造出直径3米的小球，进行模拟试验。图为小球模型吊装。
“捕获”微光
仅仅把勘探器造很大，还不行。中微子引发的闪耀十分弱小，肉眼无法看到。科研人员还要调配出极端通明的液闪，并在玻璃球外装置数万个光电倍增管，才干让微光“显形”。
液闪主体为烷基苯，是洗衣粉的原材料。“咱们在南京找到了契合条件的厂家，出产出特制的液体，直接导入罐装车，运往南边的试验室。”曹俊说。
在注入玻璃球前，为了铲除运送进程带来的污染，科研人员还要把液体又“洗”又“蒸”：用三氧化二铝过滤，吸附杂质；蒸馏，去除光学搅扰和天然放射性；往液体里加两种发光物质，再用超纯水洗一遍；最终，进行蒸汽剥离和水萃取。
“这可以说是世界上最通明的液体，多么弱小的光都可以透过。”曹俊说。
穿过液闪的光子，随即会被布满在球外的2万个20英寸光电倍增管和2万5千个3英寸光电倍增管“捕获”。这些光电倍增管就像一只只凸起的眼睛，可以正常的看到任何信号微澜。
科研人员正在测验光电倍增管功能。
20英寸光电倍增管制作难度很大，其间15000个由国内研制作产。“开始，JUNO计划全部从国外收购，但其时只要日本一家公司出产，光这一项就要花费整个项目40%的经费，并且信号搜集功率也达不到要求。所以，咱们决议自主研制。”JUNO光电器材功能标定试验室的朱瑶回忆说。
从2009年树立至今，朱瑶地点的试验室奋斗了10年，研讨出一套和国外产品彻底不同的技能计划。
“光子进入光电倍增管，会被转化成电子，通过微通道板屡次倍增后，一个电子可以变成一千万个电子，信号就被扩大了。咱们研制的微通道板，是将一根根直径约6微米、细如发丝的玻璃管揉捏在一起，然后切片，不只倍增作用好，搜集功率高，还使出产所带来的本钱下降了一半。”朱瑶说。
未来，这些被扩大的光电信号或许可以在必定程度上协助科学家解开一个重要的谜题——中微子的质量次序，即三种中微子哪个最重。
“中微子的质量次序是自然界的基本信息参数之一，影响世界的演化进程。知道了质量次序，可认为其他研讨铺路。”曹俊说，“理论家一向企图树立统辖世界万物的大统一理论，质量次序是查验这些理论是否正确的钥匙。”
