日前，在距广东大亚湾核电站300米左右的一座小山旁，中铁十五局的工人向着花冈岩的山体开钻。两年后，在这座小山的腹部将建成大亚湾反应堆中微子实验场所。
见证开钻这一历史时刻的中科院常务副院长白春礼院士说，这个项目对于加强基础研究领域的国际合作、提高我国在该领域的原始性创新能力具有十分重要的意义。
美国能源部基础局副局长罗宾•斯蒂芬的评价比白春礼还高：这里将创造新的科学历史，这里的实验将是一个伟大的科学实验，它不仅在科学上具有重大意义，而且对人类也具有重要意义。
这究竟是一个什么样的科学实验呢？
———揭秘中微子———中微子可自由穿过地球
对人类来说，中微子太神秘了。它是组成自然界的最基本的粒子之一，不带电，质量非常轻（小于电子的百万分之一），以接近光速运动。中微子具有极强的穿透力，可以自由地穿过地球，几乎不与任何物质发生作用，号称宇宙间的“隐身人”。
检测中微子非常困难
穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此对中微子的检测非常困难。在构成物质世界的12种基本粒子中，人们对中微子了解最少。实际上，大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（贝塔衰变）、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，大约为每立方厘米300个中微子。
中微子尚有大量谜团未解开。对它的研究已远远超出了粒子物理的范畴，已成为粒子物理、天体物理、宇宙学、地球科学的交叉与热点学科。
———瞄准大亚湾———核反应堆发电产生中微子
为什么要选择大亚湾建立实验室呢？
对核反应堆发电过程中产生的中微子进行探测是目前中微子研究中的最有效途径之一。
目前，国际中微子物理实验的前沿是精确测量中微子混合参数兹13。对于测量它的意义，罗宾•斯蒂芬认为，它“有助于人类揭示一个自然界最深的奥秘：世间的反物质藏在何方？在宇宙大爆炸之初，物质与反物质本应等量同生，但在观测中，我们没有发现反物质的任何迹象。幽灵一样的中微子会让我们解开这失衡的奥秘吗？”
近几年，由于精确测量兹13的物理意义重大，世界各国竞相提出方案（共8个）。其中中科院高能物理所的研究人员自2003年起进行了大亚湾中微子实验的前期研究，并根据大亚湾的特点，提出了原创性的实验方案和探测器设计。与其他建议方案相比，大亚湾实验方案精度最高，因而得到了国际上的广泛支持。
具有得天独厚地理条件
大亚湾现有两个相距1公里的核电站：大亚湾核电站和岭澳核电站。它们各有两个热功率为2.9兆瓦的反应堆，总功率为11.6兆瓦，为世界第十大反应堆群。目前正在建造岭澳二期核电站，两台机组将分别于2010年和2011年投入运行，届时总功率将达到17.4兆瓦，为世界第二大反应堆群。核电站在发电的同时，会产生大量的中微子。反应堆的功率越大，释放的中微子数就越多，实验精度就越高。
而距两个核电站约300米处即有高100米左右的山体，在2公里处有高400米左右的山体，这是一个得天独厚的地理条件。由于有足够的岩石覆盖，在山体下修建实验大厅，里面的宇宙线将减到很小，这是进行高精度中微子实验的一个重要前提。因此，国内外普遍认为大亚湾核电站是目前世界上已发现的最适合进行兹13实验的场所。
———未来实验厅———山腹有三个实验大厅
准备建立的大亚湾实验室是什么样的？
大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中科院高能物理所研究员王贻芳对此进行了描绘：实验室共有3个实验大厅，分别为大亚湾近点、岭澳近点与远点大厅。实验厅均位于山腹内，由水平隧道相连。两个近点大厅都位于地下100米深处，远点则位于地下350米处。每个实验厅内各有一套宇宙线探测系统与中微子探测系统。两个近点大厅的中微子探测系统各有二个模块，远点有四个模块。此外还有两个功能厅，用于液体闪烁体的混制、贮存和灌装，及水的净化处理。
中心探测器总重100吨
每个实验厅内都有一个巨大的长16米，高宽各10米的水池，存有约2000吨纯净水。中微子探测器模块就浸泡在水池正中。水池有两个作用：一是用作宇宙线探测，带电的宇宙线粒子穿过水池时，会激发出微弱的切伦科夫光，通过水池四周放置的光电倍增管探测切伦科夫光，可以辨识宇宙射线，从而将它对中微子探测的影响去除；二是用作屏蔽层，高能宇宙线在附近的岩石中会产生大量的次级粒子，特别是中子，岩石本身的天然放射性也会产生大量的伽马光子，水可以将这些粒子挡在中微子探测器外，以免对中微子探测造成影响。水池上方覆盖着4层大面积阻性板探测器，这也是一种宇宙线探测器。两种探测器结合，对宇宙线的探测效率可以达到99.5%%以上。
王贻芳说，探测中微子的中心探测器是直径5米、高5米的圆桶，里面装有液体闪烁体，总重100吨。其核心部分是液体闪烁体和光电倍增管。中微子与液体闪烁体内的质子发生反应后能产生微弱的闪烁光。光电倍增管探测到闪烁光，将它转换成电信号，这样我们就探测到了中微子。
———科学家期待———理论迫切需要实验验证
大亚湾国际合作组有中国（包括香港和台湾）、美国、俄罗斯、捷克等6个国家和地区的30多个研究单位的190多位研究人员参加。该项目得到美国能源部的积极支持，也得到其他参加国家与地区的经费支持，国际投入占整个实验的1/3以上。
诺贝尔物理学奖获得者李政道博士对大亚湾实验破土动工表示欣慰。他说，中微子映射矩阵参数的测量将是21世纪最重要的粒子物理实验之一。“最近，R.Friedberg和我完成了一篇论文，计算出中微子映射矩阵的时间反演破坏参数，这一理论工作迫切需要大亚湾反应堆中微子实验的验证。”
据中科院高能物理所所长陈和生院士透露，大亚湾隧道工程预计2009年完工。大亚湾近点探测器计划2009年开始运行，2010年底之前所有探测器开始正式测量。预计到2013年可达到物理目标———测量兹13。
日前，大亚湾核电基地艳阳高照，彩旗飘扬。200多位中外来宾齐聚岭澳观景台，共同见证我国基础科学研究领域又一个重大项目———大亚湾反应堆中微子实验在这里破土动工。该项目是目前中美两国在基础科学研究领域最大的合作项目，对提高我国的原始性创新能力具有十分重要的意义。在开工典礼上，出席来宾纷纷发表讲话，感谢中广核集团对实验项目的大力支持，并对该项目寄予厚望。
（科技日报，2007-12-5)
原文链接：http://www.stdaily.com/gb/stdaily/2007-12/05/content_749313.htm