清华工物系 2026-08-04 16:40 发表于北京
2026年8月3日下午,锦屏中微子实验(JNE)一吨级原型探测器在完成为期七个月的系统性重建、结构优化与整机调试后,正式重启物理取数,60只新型光电倍增管水下工作正常。本次试运行是该原型装置从锦屏地下实验室一期(见下图),整体搬迁至二期D2实验大厅后的首次科学运行。该原型机的搬运与复建工作得到了国投雅砻江锦屏地下实验室管理局的指导与大力协助。
作为锦屏二期八大实验大厅中岩体埋深最大、山体屏蔽效果最强的实验大厅,D2厅能够为极低本底物理探测提供更为优越的实验环境。结合一期已有的宇宙线实测数据与锦屏山体地形建模分析,团队对D2厅的缪子本底水平作出定量预估:宇宙线缪子通量将从一期的 (3.54±0.17)×10^(-10) cm^(-2) s^(-1)进一步下降至 (2.80±0.14)×10^(-10) cm^(-2) s^(-1)。 相较于海平面1.7×10^(-2) cm^(-2) s^(-1)的缪子流强,D2厅依托2400米岩体覆盖,将宇宙线缪子本底压低至亿分之一以下。拟议建造的 500吨级中微子探测器 全面建成后,锦屏中微子实验将跻身全球宇宙线本底最低的中微子探测平台之列,日均宇宙线缪子事例仅为20例左右,能够最大程度规避宇生本底的干扰这一问题长期制约着国际上多数地下实验在兆电子伏能区(MeV)信号探测灵敏度的难题。该核心优势大幅提升了大体积探测器对稀有物理过程的探测效率与测量精度,为 太阳中微子、 超新星中微子、 地球中微子 的高精度观测以及无中微子双 β 衰变寻找提供了绝佳实验条件。
本次试运行的原型探测器,全套搭载由本课题组联合北方夜视技术股份有限公司、中国科学院高能物理研究所自主研发、专为锦屏中微子实验定制的 八英寸微通道板光电倍增管 (见下图)。该器件兼具低放射性本底、高量子效率与高精度时间响应的核心性能优势。依托本次地下实地运行,项目系统校验光电倍增管的各项关键技术指标,验证其在屏蔽水箱浸没环境下的长期防水稳定性与工况适配能力,为未来全尺寸探测器的工程化建设与规模化部署筑牢技术基础。
与此同时,该一吨原型机将在D2实验大厅开展多维度物理标定与本底测量工作:实地测定厅内宇宙线缪子通量,用以校核 山体屏蔽仿真预估模型; 利用贝塔电子放射源完成 切伦科夫液体闪烁体的能量重建与方向 分辨标定,攻克 地球中微子方向重建、 双贝衰变电子探测等关键技术难点;开展电子与伽马射线粒子甄别算法验证;定量获取D2厅环境中子本底水平; 千路级高速与高精度波形数字化系统 验证工作;推进在液体闪烁体中掺入碲或钕双贝衰变同位素的探测性能测试实验,以及 太阳中微子俘获探测技术 验证实验等研究,为后续在500吨级探测器上逐项进行稀有物理过程探测积累关键实验数据。