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地下700米的“中国眼睛”:一项让美国德国都眼热的技术,藏在了这个亿级大科学装置

地下700米的“中国眼睛”:一项让美国德国都眼热的技术,藏在了这个亿级大科学装置里。

6月10日晚上,顶刊《自然》杂志把封面给了中国广东地下700米深处的一个“水晶球”——江门中微子实验,只用了59天的数据,就把中微子两个关键参数的测量精度,干到了过去几十年全球所有实验综合结果的1.6倍。

日本的超级神冈探测器和加拿大的SNO实验,都曾因为中微子研究获得过诺贝尔奖。这两台装置积累了十几年的数据,如今被中国这套新设备在59天内就反超了。

全球高能物理圈一下子炸了锅:中国团队究竟是如何做到的?

有人算了一笔账:国家投了十几个亿,挖了个700米深的洞,放了个直径35.4米的有机玻璃球,灌了两万吨液体,装了四万多只“眼睛”。听着确实挺烧钱。

但钱能买到设备,买不来一样东西——日本公司不卖给你的那根“眼珠子”。

这四万多只“眼睛”叫光电倍增管,专门用来捕捉中微子撞击液体时发出的极其微弱的光信号。没有它,整个探测器就是个瞎子。

过去几十年,全世界最好的20英寸光电倍增管只有日本滨松公司一家能造。一个管子开口价两万多人民币。江门实验如果全买他们的,光这一项就要花八九个亿。而且对方不一定愿意卖最好的型号给你——价格、数量、交货期,全是人家说了算。

于是中国选择了自主研制这条路。

2011年,中科院高能物理研究所联合北方夜视科技研究院集团,从零开始自己攻关。20英寸微通道板型光电倍增管,国际上根本没有人做过这条路。设计理论自己推,工艺流程自己建,从实验室里的原型到可以量产的成品线,一干就是十几年。

最后拿出来的东西,让日本公司都没想到。

量子效率超过30%,比日本货还高出一截;单光子时间分辨率远优于进口产品。双方公开实测,国产管子有9项核心性能指标领先,光电子收集效率达到99%。全部产品按时交货,没有一个环节被人卡住。

一个大科学装置,不光没让外国公司掐住脖子,反而把中国自己的制造业往前推了一大步。

这套技术现在已经从地下700米往外辐射了——医疗仪器、辐射测量、环保监测,都开始用上相关的国产核心器件。甚至美国纽约的一些技术项目,也用上了中国这套技术衍生出来的模块。当年那个被卡脖子的痛点,现在变成了可以对外输出的优势。

凭借这种世界领先的探测能力,全球顶尖物理学家现在正排着队往广东江门跑。

2026年1月,第27届JUNO国际合作组会在武汉大学开,13个国家和地区、350名科研人员现场参会,创下合作组成立以来单次会议人数的纪录。整个项目覆盖了17个国家和地区、75个科研机构、700多名研究人员。一个大科学装置能让全世界的顶尖头脑抢着飞过来合作,这不是花钱能堆出来的。

接下来,JUNO还要往更深的地方钻——测定中微子的质量顺序。谁轻谁重?这个问题一旦搞清楚,现行的粒子物理标准模型可能就要改写。而JUNO的设计寿命是30年。

一个藏在700米地下的大玻璃球,接下来还会看到什么,现在没有人能下结论。

参考资料:
[1] 中国科学院高能物理研究所. 江门中微子实验首个物理成果在《Nature》正式刊出 2026-6-11.tt