“世界最大”！地下700米的這個“玻璃球”，將探尋宇宙之初

央視今天（10月11日）從中國科學院獲悉，位於地下700米的江門中微子實驗（JUNO）的中心探測器內部、世界最大的單體有機玻璃球已經全部建成，進入建設的收官階段。

中微子是宇宙形成之初就存在的最古老也最原始的基本粒子，攜帶着非常多重要的神秘信息，研究中微子對於認識宇宙和我們現存的世界物質都具有非常重要的意義，也是國際最前沿的基礎科學。

江門中微子實驗以測量中微子質量順序為首要科學目標，並進行其它多項重大前沿研究，其核心探測設備位於地下700米的實驗大廳內44米深的水池中央，它由直徑41米的不鏽鋼網殼、直徑35.4米的有機玻璃球，以及2萬噸液體閃爍體、45000只光電倍增管等關鍵部件組成。

江門中微子實驗2013年立項，2015年開工建設地下實驗硐室，2021年底，地下硐室交付使用並開始探測器安裝。目前，江門中微子實驗中心探測器最內層的有機玻璃球已合攏，外層的不鏽鋼網架和光電倍增管也在有序合攏中，預計11月底完成全部安裝任務，並啓動超純水、液體閃爍體的灌裝，2025年8月正式運行取數，預計運行約30年。

**江門中微子實驗有機玻璃球內徑35.4米，由263塊12釐米厚的烘彎球面板和上下煙囱粘接而成，有機玻璃淨重約600噸，是世界最大的單體有機玻璃球。**事實上，相比其35.4米的直徑，12釐米厚的有機玻璃球按比例換算，就好像雞蛋殼一樣薄。有機玻璃板材生產採用獨特配方和工藝，具有高透光率和低本底的特點，其天然放射性本底鈾和釷的質量佔比小於一萬億分之一。有機玻璃球粘接採用大體量注料、聚合、退火的本體聚合技術，粘接縫總長度約2公里，並採用特殊方法對粘接縫進行保護。

有機玻璃球作為探測中微子的靶物質液閃的容器，將承載20000噸液閃，同時整個球體置於純水中運行，運行中需要長期承受約3000噸的浮力，該受力通過有機玻璃節點、連接杆和不鏽鋼節點傳遞到不鏽鋼網殼主結構上，在連接杆上裝有傳感器進行受力監測。特殊設計的不鏽鋼結構預埋入有機玻璃中作為有機玻璃節點，經過反覆設計優化和上百次試驗最終獲得超高承載能力，並且部分不鏽鋼節點採用碟簧設計方案、有效改善了有機玻璃節點的受力分佈。

為了建造這一大科學裝置，江門中微子實驗團隊集智攻關、多措並舉，攻克多項技術難關：

1.成功研製出具有自主知識產權的國際最高光子探測效率的光電倍增管，打破了該領域的國際壟斷，並獲歐盟、美國、日本等的專利授權。

2.研製出高強度、高精度、高透光率光電倍增管水下防爆系統。

3.研發了高潔淨度、高密封、高效率的液體閃爍體（簡稱液閃）純化系統，獲得目前國際上衰減長度最高的液閃。

4.採用水下電子學的創新設計，以民用器件實現了航天級別的可靠性。

5.完成有機玻璃球、不鏽鋼網架等探測器關鍵部件的設計、研製、批量生產及安裝。

6.建成國內最大跨度的深埋地下洞室，該洞室頂部起拱跨度達49.5米，相關施工屬於世界級的超常規地下工程。

江門中微子實驗建成後將成為國際中微子研究的中心之一，與日本的頂級神岡中微子實驗和美國的深部地下中微子實驗形成中微子研究的鼎足之勢。這將使我國在中微子研究領域的國際領先地位得到進一步鞏固。