在广东江门开平市的打石山深处，中国科学家建造了江门中微子实验（JUNO）探测器，专门用来捕捉被称为“宇宙幽灵”的中微子。2025年8月26日，随着2万吨液体闪烁体灌注完成，这个“国之重器”正式启动运行，不仅标志着中国在中微子研究领域实现从追赶到领跑的跨越，更代表着人类探索宇宙奥秘的又一次重大突破。

　　追逐“宇宙幽灵”的深地之旅

　　中微子是构成物质世界的12种基本粒子之一，包括电子中微子、缪中微子和陶中微子三种类型。这种粒子具有令人惊叹的特性：它不带电荷，不受电磁力影响；质量极小，不到电子质量的百万分之一；几乎不与其他物质发生相互作用；穿透力极强，能够轻松穿过地球或太阳。正是这些特性，让中微子获得了“幽灵粒子”的称号。每秒钟都有数以亿计的中微子以接近光速穿过我们的身体，而我们却毫无察觉。

　　既然中微子能穿透一切，为何还要把探测器建在地下700米深处？答案在于“屏蔽干扰”。虽然中微子本身难以探测，但宇宙射线会产生大量假信号。700米厚的山体和岩层如同天然过滤器，能将宇宙射线强度降低10万倍以上，为中微子探测提供纯净环境。JUNO的选址位于台山和阳江两座核电站连线的等腰三角形顶点，距离均为53公里。这个经过精密计算的位置，能最有效地捕捉核电站产生的中微子流。

　　挑战地下工程极限

　　建设这个地下实验室本身就是一项“不可能任务”。实验大厅建于700米深的花岗岩中，拱顶跨度达49.5米，是国内跨度最大的深埋地下洞室。工程建设面临四大挑战：超大跨度洞室施工、高压涌水问题、围岩稳定控制，以及探测器水池“一尘不染”的洁净度要求。

　　面对这些挑战，建设团队展现了惊人的创新能力。他们采用瞬变电磁和地质雷达技术提前“透视”地下情况；发明“堵排平衡”排水系统，既保安全又省水省资；将混凝土施工精度控制在毫米级，如同绣花般精细；研发分级通风系统，精准控制温度、湿度和洁净度；还创新采用“动态设计”理念，在施工中持续优化方案。

　　探测器的“超级大脑”与“火眼金睛”

　　JUNO的核心是一个世界最大的有机玻璃球，内径35.4米，厚度仅12厘米，由263块烘弯面板粘接而成。这个重达600吨的庞然大物，制造精度却达到毫米级——相当于在三层楼高的球体表面，误差不超过一根头发丝的直径。更令人惊叹的是，这个玻璃球需要承载2万吨液体闪烁体，并在纯水环境中长期承受约3700吨的浮力。设计团队通过特殊的不锈钢节点设计和实时监测系统，确保了结构安全。

　　探测器的“眼睛”——光电倍增管系统同样打破常规。曾经，这项技术被日本垄断。中国科学家经过十年攻关，成功研制出国际最高光子探测效率的光电倍增管，实现了关键技术自主可控。JUNO使用了4.5万只光电倍增管，有效探测面积覆盖率达78%，能量分辨率达到前所未有的水平。

　　这些“眼睛”工作在极端环境下——浸泡在40多米深的超纯水中，承受近5个大气压的压力。科研人员专门研制了水下防爆系统，通过数十次实验确保安全可靠。

　　追求极致纯净

　　JUNO使用的2万吨液体闪烁体，其纯净度要求达到了极致：灰尘总含量不超过0.008克，相当于20万吨液体中灰尘少于8毫克。为达到这个要求，项目团队自建了一套化工厂规模的纯化设备，每小时处理7吨液体原料。在灌注过程中，团队45天内完成6万多吨超纯水灌注，将液位差控制在厘米级别，流量偏差不超过0.5%。经过半年精细操作，2万吨液体闪烁体被精准注入有机玻璃球内。

　　揭开宇宙奥秘的钥匙

　　中微子研究对人类认识宇宙具有根本性意义。中微子起源于宇宙大爆炸，是宇宙中最古老的物质粒子之一。研究中微子能够帮助科学家追溯宇宙起源、研究恒星生命历程、揭示暗物质神秘面纱，甚至解答物质与反物质不对称之谜。

　　JUNO的首要科学目标是测量中微子质量顺序，这是未来十年粒子物理学的核心问题之一。与国际同类实验相比，JUNO具有独特优势：对质量顺序的测定不受地球物质效应影响，将显著提高三个中微子振荡参数的精度，是国际上首个超大规模、超高精度的中微子专用大科学装置。

　　从追赶到领跑的中国贡献

　　JUNO是中国科学院高能物理研究所主导的重大国际合作项目，汇聚了来自17个国家和地区、74个科研机构的700多名研究人员。与国际上日本的Hyper-K和美国的DUNE实验相比，JUNO在建设速度、技术路线、测量精度和环境影响等方面都具有明显优势。

　　更重要的是，在建设过程中，项目带动了国内相关产业的技术进步。参与企业通过研制有机玻璃球、光电倍增管等关键部件，实现了技术转型与升级。

仰望星空，我们心怀好奇；脚踏实地，我们用智慧和汗水铸就探索的阶梯。江门中微子实验，这座深藏在地球内部的科学丰碑，正在用它敏锐的“目光”，捕捉来自宇宙深处的神秘信号，为人类认识宇宙开启新的篇章。这就是科学的魅力——让我们能够站在地球的深处，却望向宇宙的尽头。

　　（本文作者：吴吉明，北京土木建筑学会常务副秘书长）