實驗大廳內，4箇中微子探測器通過網絡直播向大眾呈現。
大洋網訊 自2003年開始歷經4年醞釀、4年建設和9年運行，大亞灣反應堆中微子實驗(以下簡稱大亞灣實驗)裝置在實現原定科學目標、完成科學使命後，於12月12日正式退役。在其退役儀式上，大亞灣實驗中方負責人、中科院院士、中科院高能物理所所長王貽芳按下了停止運行的按鈕，探測器運行取數時間定格在了“3275天11小時43分0秒”。
據瞭解，大亞灣實驗在“服役”期間取得了包括“發現一種新的中微子振盪”“精確測量反應堆中微子能譜”“給出低質量區惰性中微子最好的限制”等數項世界領先的科研成果。王貽芳表示，大亞灣實驗是我們中微子研究的開端，而江門中微子實驗將取得更大成果。
隨著實驗大廳的水池外罩逐漸被打開，沉浸在碧藍色高純水中的4箇中微子探測器運行取數8年來第一次顯露在空氣當中。最前沿的大科學裝置通過網絡直播的方式近距離呈現在了大眾面前。
歷時13年
從動工到“退役”
據瞭解，大亞灣實驗項目於2003年提出，得到科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、廣東省政府、深圳市政府及中國廣東核電集團的聯合支持。以中美物理學家為主，組成了包括七個國家和地區、40多個單位在內的國際合作隊伍，於2006年正式立項。2007年10月該項目破土動工，2010年底完成全部地下實驗洞室的爆破任務，2011年8月開始前2個探測器的運行取數，2011年底開始後6個探測器的運行取數，2012年10月開始全部8個探測器的運行取數，並穩定運行至2020年底。
據王貽芳院士介紹，中微子是宇宙中最古老、數量最多的物質粒子，從宇宙誕生的大爆炸起就充斥在整個宇宙空間。太陽、地球、超新星、宇宙線、核反應堆，甚至人體都在不停地產生中微子，每秒鐘都有億萬箇中微子穿過我們的身體，但無法察覺，因為它幾乎不與任何東西發生反應，甚至可以輕鬆穿過整個地球。
而大亞灣實驗是一個研究基本粒子物理的實驗設施，主要目標是利用核反應堆產生的電子反中微子尋找一種新的中微子振盪，並精確測量該振盪的機率。
面對大亞灣實驗裝置“退役”，王貽芳告訴記者：“各種感覺都有，一方面是高興，看到它順利完成了所有的預定任務；第二，多少還是有一點說不上來的感覺，它畢竟是結束了。”
王貽芳
55天大突破
發現新的振盪模式
2011年底，大亞灣實驗正式運行取數，僅用55天的數據就取得了重大突破。
2012年3月8日，大亞灣實驗國際合作組宣佈發現了一種新的中微子振盪，並以前所未有的精度，測得其振盪大小為0.092，誤差為0.017，無振盪的可能性僅為千萬分之一。
“我們第一次看到了一種新的中微子振盪模式，這個參數是第一次被測到，我們也是用非常高的精度測量的。”王貽芳說，從2012年起，大亞灣實驗基於持續累積的統計量和分析技術的改進，不斷更新θ13測量結果，一直保持在世界最高精度。2018年，大亞灣實驗積累了當時世界最大樣本的反應堆中微子數據，將振盪參數sin22θ13的測量精度從2012年的20%提高到了3.4%，為世界最精確的測量，完成運行後採用全部數據精度可達到2.7%。在可以預見的未來，大亞灣實驗的測量精度不會被其他實驗超越。
這一重大發現對於研究物質本原和宇宙起源、理解宇宙中反物質消失之謎具有重要意義，在國際高能物理界引發了強烈反響。
而大亞灣實驗由於發現了中微子振盪的新模式，更被《Science》雜誌評選為2012年度十大科學突破之一，並獲得2016年度國家自然科學一等獎、2016年度基礎物理學突破獎以及2019年度未來科學大獎等多個獎項。
從無到有
跨入國際先進行列
2016年，利用621天的數據量、超過100萬個反應堆中微子的事例樣本，研究團隊精確測量了反應堆中微子能譜，發現與理論模型相比存在兩處明顯反常。
2017年，大亞灣實驗利用1230天的實驗數據樣本測量了中微子事例率和能譜隨反應堆核燃料燃燒歷史的演化。
王貽芳說，大亞灣實驗精確測量了反應堆中微子能譜，發現與理論模型相比，存在兩處明顯反常，未來需要進一步研究。此外，大亞灣實驗給出了低質量區惰性中微子最好的限制，基本排除了之前兩個美國實驗給出的這個假想新粒子的存在空間。“大亞灣實驗使人們對物質世界的基本規律有了新的認識，該實驗發現的中微子振盪振幅比預期要大得多，為未來中微子研究指明瞭方向。”而大亞灣實驗更使我國的中微子研究從無到有，跨入國際先進行列。
談及大亞灣實驗退役的原因，王貽芳解釋，到2020年底， θ13測量的統計誤差已小於系統誤差，繼續運行不會提高精度；其他研究的數據量也基本足夠，從運行的投入產出比考慮，2020年底結束運行取數是合適的。
未來可期
江門中微子將取得更大成果
而針對江門中微子實驗，王貽芳說，大亞灣實驗是我們中微子研究的開端，江門中微子實驗將取得更大成果。
據瞭解，江門中微子實驗的規模將比目前國際上最大的同類探測器大20倍。屆時，將有18個國家和地區的78個機構近700位工作成員加入。
“中微子在粒子世界與宇宙中起了極為重要的作用，對中微子的研究將挑戰人類認識世界能力的極限。” 王貽芳介紹，江門中微子實驗是要測量中微子的質量順序，目標是在它運行之後的六年內，確定中微子質量順序的靈敏度達到四倍的標準偏差，這是最重要的科學目標。
此外，其他還有些科學目標，包括把三個中微子振盪參數的測量精度提高一個量級，另外還有超新星中微子研究、太陽中微子研究、地球中微子研究等，都將會有重要的科學產出。
“中微子研究前景光明，10年左右中微子振盪、20年左右中微子質量等問題將得到解決。”王貽芳說。
（文、圖/廣州日報全媒體記者 張丹）
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