廣東江門地下700米的深處，深藏著中國有史以來最復(fù)雜的超級裝備——江門中微子實(shí)驗(yàn)站，這是一座將拔高中國基礎(chǔ)研究水平的神器，甚至人類未來的物理學(xué)突破和宇宙終極奧秘就藏在這里。
自從1956年中微子被首次發(fā)現(xiàn)以來，它就無情地顛覆了我們對物質(zhì)世界的認(rèn)知，美國為了它甚至停掉了除大型粒子對撞機(jī)以外的其他重大實(shí)驗(yàn)，把研究重心放在這上面。
那么什么是中微子？
它是極其小的基本粒子，我們每個(gè)人幾乎每時(shí)每刻被數(shù)以萬億的中微子穿透而沒有任何感覺，因?yàn)樗鼘?shí)在太小了，比組成我們?nèi)梭w粒子的間隙還要小。
就是這么一個(gè)小小的中微子有什么魔力能讓中美兩國投入巨資砸到它身上？為什么江門中微子實(shí)驗(yàn)站要建在地下700米深處？捕捉到了中微子對中國有什么用呢？
這是《用科技丈量中國》系列第三期，我們是愛思考的波普兄弟，關(guān)注并長按點(diǎn)贊，帶你拓寬視野，領(lǐng)略不為人知的中國科技地圖。
江門中微子實(shí)驗(yàn)效果圖，圖中玻璃球約40米高（十幾層樓）
江門中微子實(shí)驗(yàn)站在廣東江門開平打石山下700米的深處，挖了一個(gè)40米高的大洞，洞里面由1000噸的不銹鋼結(jié)構(gòu)支撐起一個(gè)巨大的有機(jī)玻璃球，球內(nèi)盛放著2萬噸全世界最透明的液體閃爍體用來探測中微子，有多透明呢？2萬噸重的液體混入的灰塵不能超過0.1克，否則全部不合格。而這整個(gè)玻璃球探測器就浸泡在3.5萬噸重的超級純凈水里面，在球的周圍，有4.5萬只光電眼睛死死地盯著前方，等待來自宇宙的幽靈自投羅網(wǎng)。
日本神岡中微子探測器內(nèi)部
面對這么一個(gè)宏偉而華麗的大國重器，相信你一定有很多疑問，它是怎么捕捉幽靈中微子的，為什么要建在地下700米深處？那4.5萬只漂亮的眼睛又是什么東西？
光電倍增管
當(dāng)外界的中微子進(jìn)入到玻璃球探測器里面時(shí)，只要有一個(gè)中微子與液體閃爍體作用，它就會發(fā)出微弱的熒光。這個(gè)熒光我們?nèi)庋凼菬o法分辨的，必須借助光學(xué)器件，而外圍這4.5萬只漂亮的眼睛，實(shí)際上就是光電倍增管，它可以將這點(diǎn)微弱的閃光放大1千萬倍，這樣我們就可以看到中微子了。
但是，沒這么簡單，中微子與液體閃爍體發(fā)生作用的概率是極低的，中微子具有極強(qiáng)的穿透性，它幾乎不跟任何物質(zhì)發(fā)生相互作用，即使有10萬億個(gè)太陽中微子穿過地球，最多也只有1個(gè)能跟地球發(fā)生相互作用。因此，為了提高捕捉概率，這次江門中微子實(shí)驗(yàn)站的探測器干脆作成了2萬噸的容量。
極強(qiáng)的穿透性使得中微子極難捕獲
不過，光是大還不夠，液體閃爍體既然可以跟中微子作用產(chǎn)生閃光，同樣也能跟其他的輻射相互作用，在地球上，山川草木皆能產(chǎn)生輻射，同時(shí)還有來自外太空的宇宙射線干擾，如果這些也能進(jìn)入玻璃球，那幾萬只光電眼睛得忙瞎了。
于是，我們才把選址定在地下700米深處，靠深厚的巖石阻擋掉大部分的輻射干擾。同時(shí)還要提煉3.5萬噸的超級純凈水來浸泡這個(gè)玻璃球。
你現(xiàn)在看到的僅僅是地下700深處的一個(gè)40米洞穴
經(jīng)過這一系列的抗干擾技術(shù)，宇宙射線被強(qiáng)行降低了20萬倍，即使如此，2萬噸液體閃爍體每天還是能探測到10萬個(gè)宇宙射線，相比之下，每天探測到的中微子卻只有150多個(gè)。研究工作仍然有一定的難度。
而這項(xiàng)研究，目前中國走在了前面，江門中微子實(shí)驗(yàn)站2015年開始建造，預(yù)計(jì)2022年建造完成，是目前人類在建的最前沿的實(shí)驗(yàn)站，相比于美國和日本的競爭方案，它締造了三個(gè)世界之最，分別是：
1.世界上最透明的液體閃爍體（衰減長度＞20米）；
2.世界上最大的有機(jī)玻璃容器（直徑35.4米）;
3.還有世界上探測效率最高的光電倍增管（＞30%）。
20英寸光電倍增管批量生產(chǎn)
其中，這種高端的20英寸光電倍增管曾長期被日本所壟斷，賣價(jià)非常昂貴，嚴(yán)重制約了我國探測器的發(fā)展，于是由中科院牽頭，聯(lián)合北方夜視技術(shù)股份有限公司，經(jīng)過10年的攻堅(jiān)研制，最終打破了日本的壟斷，國產(chǎn)化率100%，同時(shí)還成為了探測效率最高的國際領(lǐng)先產(chǎn)品。到2023年實(shí)驗(yàn)站開始取數(shù)之后，相信會再次締造大亞灣的奇跡，迎來重大的技術(shù)突破。
地下深處一片漆黑
誒，看了半天你可能要問了，這種實(shí)驗(yàn)有什么實(shí)際用途嗎？答案是，真不知道！
波普兄弟前期視頻介紹的東莞地下神器中國散裂中子源，它屬于科學(xué)應(yīng)用層面的裝備，具體用途講都講不完，但中微子實(shí)驗(yàn)則是純粹的基礎(chǔ)物理研究的范疇，它需要耐得住寂寞，十年如一日地深耕才能看得到突破性的成果，但即使是突破性的成果，也只是理論上的，從基礎(chǔ)科學(xué)到技術(shù)的轉(zhuǎn)化，需要一代代科學(xué)家的不斷努力。
現(xiàn)在非要說有什么用途，只能給出一些抽象的回答，比如打開了研究反物質(zhì)消失之謎的大門，利用其穿透性來作天體探針，研究宇宙星球等等。
但歸根結(jié)底，只有把中微子的性質(zhì)研究透了，才有可能知道它的真正用處。就好像人類掌握了原子核理論，才發(fā)明了核武器和核能一個(gè)道理，但試想一下，科學(xué)是一把雙刃劍，與其被其他國家率先取得突破，不如把前沿科學(xué)掌握在自己手里。
毫無疑問，在大國重器的加持下，江門將培養(yǎng)出一支國際領(lǐng)先的科研團(tuán)隊(duì)，使我國的基礎(chǔ)物理研究走在世界前列，同時(shí)還將推動(dòng)國內(nèi)配套企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國的目標(biāo)。
而這么大的項(xiàng)目落戶江門，也將推動(dòng)江門的發(fā)展，往小了說，國際會議的舉行，高端人才的引進(jìn)，旅游業(yè)的開發(fā)等都會蓬勃發(fā)展，往大了說，江門的國際影響力將會進(jìn)一步提升，說不定這里未來就是一個(gè)新的國際科研圣地。
所以，你不妨重新認(rèn)識一下這座充滿歷史又生機(jī)勃勃的城市。江門的名氣雖然不比廣州深圳，卻是個(gè)盛產(chǎn)名人的地方：
學(xué)術(shù)界梁啟超梁思成父子來自江門，中國航空之父馮如，中國抗疫事業(yè)創(chuàng)始人伍連德出自江門，而文藝界，江門更是被稱為中國影視明星之鄉(xiāng)，孕育了包括周潤發(fā)，劉德華，甄子丹，梁朝偉等等120多位演藝明星。
江門人才：學(xué)術(shù)文體百花齊放
江門可以作為你旅游的下一個(gè)景點(diǎn)，親自去感受一下江門的獨(dú)特風(fēng)光。
那里有集防衛(wèi)、民居和中西藝術(shù)為一體的開平碉樓，帶你領(lǐng)略西方建筑融入中國鄉(xiāng)村的文化沖擊。
還有土峻石奇，波濤澎湃的上下川島；
以及作家巴金筆下令人陶醉的小鳥天堂；
400年古榕樹撐起一片小鳥天堂
玩累了還可以去新會，品嘗一下陳皮普洱茶的甘香。
說不定還有機(jī)會領(lǐng)略中微子實(shí)驗(yàn)站地下700米的壯觀現(xiàn)場。
前兩期《科技上的中國》系列視頻我們講了東莞地下神器和福建龍軸集團(tuán)，這期視頻我們?yōu)槲磥淼目蒲惺サ亟T代言，下一期你還想看哪座城市的科技故事？
《用科技丈量中國》
