大亞灣之后，為什么又搞個(gè)江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)？

大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)就是王者降臨！發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩，并精確的測(cè)量了其混合角θ 13（西塔13），測(cè)量精度達(dá)到3%–4%，并在未來(lái)的幾十年內(nèi), 保持對(duì)這一基本參數(shù)最精確的測(cè)量記錄！

這一任務(wù)可以說(shuō)是一戰(zhàn)封神，國(guó)際上主要的中微子探測(cè)項(xiàng)目便將目光聚焦到下一階段任務(wù)：測(cè)量中微子質(zhì)量順序（具體咋回事再單獨(dú)成篇吧，說(shuō)多了暈）。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)就是這個(gè)！2013年立項(xiàng)，預(yù)計(jì)2020年建成運(yùn)行，預(yù)計(jì)6年后可以拿出三種中微子質(zhì)量順序的初步結(jié)果。

大亞灣后，為什么選址江門(mén)？

我們國(guó)家的這2個(gè)探測(cè)項(xiàng)目，選用的中微子源為反應(yīng)堆中微子源，也就是說(shuō)利用的是核裂變電站釋放的中微子，所以第1個(gè)探測(cè)項(xiàng)目就選址了大亞灣，靠近核電站。而第2個(gè)選址江門(mén)主要原因有二：

原因一：探測(cè)到更多的中微子是基本條件，而這取決于核反應(yīng)堆的熱功率和中微子探測(cè)器裝了多少氫。都是越大越好，這好理解吧。

而恰恰江門(mén)市附近的陽(yáng)江和臺(tái)山總共已建和待建10個(gè)反應(yīng)堆，有效反應(yīng)堆群功率居世界第一，更大的功率，更多的中微子！

原因二：測(cè)量三種中微子的質(zhì)量順序需要利用中微子振蕩中的干涉效應(yīng)，探測(cè)器需要放置在距離核反應(yīng)堆60公里的地方，且到各個(gè)反應(yīng)堆的距離相等，否則，干涉效應(yīng)將相互抵消，而大亞灣核電站的布局不太好，江門(mén)這個(gè)地方的核電站布局更加符合這種探測(cè)器擺放位置上的要求（就是得擺個(gè)等邊三角形）。

江門(mén)，第一序列第一！大概率最先發(fā)布關(guān)鍵數(shù)據(jù)！

目前國(guó)際上進(jìn)行質(zhì)量順序測(cè)量的中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有8個(gè)（與上圖有小差異），分別是中國(guó)的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（簡(jiǎn)稱 JUNO）、美國(guó)的 LBNE、美國(guó)在南極洲的PINGU、日本的超超級(jí)神岡(Hyper-K)、歐洲的LBNO、韓國(guó)的 RENO-50、印度的 INO、以及即將建成的美國(guó) NOvA。

這其中以中國(guó)的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（簡(jiǎn)稱 JUNO），美國(guó)的LBNE, PINGU和日本的Hyper-K 的競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。JUNO明顯處于第一序列，具體JUNO在這4個(gè)中處于一個(gè)什么水平，主要是看多長(zhǎng)時(shí)間出結(jié)果、結(jié)果的精度、探測(cè)方式的局限性三個(gè)方面，一起來(lái)看下：

1、首先從探測(cè)方式上講講優(yōu)缺點(diǎn)：

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）使用的是反應(yīng)堆方式，在測(cè)量上不依賴于未確定的2個(gè)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有極高的確定性，但對(duì)能量精度要求很高，對(duì)工程建設(shè)的各個(gè)方面提出了很高的要求，中國(guó)選擇了這種探測(cè)方式，凸顯了對(duì)于從設(shè)計(jì)到落地的執(zhí)行力的自信。

而深地下中微子實(shí)驗(yàn)（LBNE ）、超超級(jí)神岡(Hyper-K)嚴(yán)重依賴電荷宇稱破壞（ CP 破壞）相角的大小，精密“冰立方”（PINGU）靈敏度依賴于中微子振蕩中的1個(gè)混合角八重度，都有不確定因素。

2、性能指標(biāo)

精密“冰立方”（PINGU）是出數(shù)據(jù)最快的，運(yùn)行3年的數(shù)據(jù)量可以測(cè)量質(zhì)量順序到 3 倍（越高越好）標(biāo)準(zhǔn)偏差以上。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）次之，運(yùn)行 6 年的數(shù)據(jù)可將質(zhì)量順序確定到 3–4 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。

超超級(jí)神岡(Hyper-K)再次之，由于其主要任務(wù)是測(cè)量CP破壞相角，測(cè)量質(zhì)量順序的能力將相對(duì)滯后。運(yùn)行 6–10 年后也只對(duì)不到 1/4 的參數(shù)空間能將質(zhì)量順序測(cè)量到 3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差以上。

深地下中微子實(shí)驗(yàn)（LBNE ）最后， 在 10 年內(nèi)可將質(zhì)量順序確定到 5 倍（越高越好）標(biāo)準(zhǔn)偏差，對(duì)另一半?yún)��?shù)空間則為 2–5 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。

3、項(xiàng)目推進(jìn)實(shí)際的進(jìn)度

深地下中微子實(shí)驗(yàn)（LBNE）預(yù)計(jì)將全面建造并在2022年投入運(yùn)營(yíng)。

超超級(jí)神岡(Hyper-K)計(jì)劃2020年開(kāi)建，啥時(shí)候建好，目前還不知道。

精密“冰立方”（PINGU）計(jì)劃于2033年完成，目前尚在初期設(shè)計(jì)（PPT）階段。

至于江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）嘛，預(yù)期 2020 年建成運(yùn)行，2021年取數(shù),項(xiàng)目正在穩(wěn)步推進(jìn)，從進(jìn)度上來(lái)講，基本上按計(jì)劃實(shí)施，妥妥的！。

綜合一下建設(shè)速度，收集分析數(shù)據(jù)所需的時(shí)間來(lái)看，處在第一序列的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）極有可能最先公布質(zhì)量測(cè)序結(jié)果。另外，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)可以將已經(jīng)公布的數(shù)據(jù)（1個(gè)混合角和2個(gè)質(zhì)量平方差）精度進(jìn)一步提升到1%。

另外，江門(mén)的次要科學(xué)目標(biāo)，在超新星背景中微子、太陽(yáng)中微子、暗物質(zhì)尋找、質(zhì)子衰變等研究方面也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，這里不再贅述。

結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)綜合國(guó)力的提升，中國(guó)的制度優(yōu)勢(shì)以及強(qiáng)執(zhí)行力的保證，中國(guó)的重大基礎(chǔ)物理領(lǐng)域的研究已經(jīng)逐步從跟跑并跑發(fā)展到并跑領(lǐng)跑，比如中微子、暗物質(zhì)探測(cè)，可控核聚變、量子工程等方面，這些大工程、大科學(xué)裝置也會(huì)對(duì)國(guó)際上的人才和科學(xué)資源有吸引集聚的作用，好了，雞血打完了，來(lái)個(gè)點(diǎn)贊關(guān)注支持下吧，想要說(shuō)點(diǎn)啥就留個(gè)言！

參考文獻(xiàn)：

1、LBNE、Hyper-K、PINGU、江門(mén)官網(wǎng)；

2、大亞灣與江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)，中國(guó)科學(xué)；

3、“江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)”先導(dǎo)科技專項(xiàng)及進(jìn)展，中國(guó)科學(xué)院院刊；

4、搜索引擎；

其實(shí)并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

客觀地說(shuō)，從設(shè)備規(guī)模到人員配置，江門(mén)研究站與國(guó)際上其他研究站相比并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，甚至處在中下水平。但這是我國(guó)第二個(gè)中微子研究站，第一個(gè)專項(xiàng)中微子研究站，還是非常有歷史意義的。所謂千里之行，始于足下。江門(mén)工程開(kāi)啟了我國(guó)粒子研究的第一步實(shí)際行動(dòng)，具有“科研本土化”的標(biāo)桿意義。當(dāng)然，能不能取得成果還是要看人而不是設(shè)備，但相比起以往的寄人籬下，起碼我們現(xiàn)在可以真正進(jìn)行自主研究了。