該圖顯示了由Borexino探測器測量的來自地球內部的中微子，產生了最終的能譜。x軸顯示信號的電荷（光電子數量），它是檢測器中沉積的能量的量度，而y軸顯示所測量事件的數量。 圖片：Borexino Collaboration
參與Borexino合作的科學家提出了測量源自地球內部的中微子的新結果。難以捉摸的“幽靈粒子”很少與物質相互作用，從而使其難以檢測。通過此更新，研究人員現在已經能夠獲得53個事件的數據，幾乎是之前對Borexino探測器數據分析的兩倍，該探測器位於羅馬附近Gran Sasso斷層中地表以下1400米處。結果提供了對直到今天仍然令人費解的地球內部過程和條件的獨到見解。
地球是閃耀著的，即使肉眼不可見。原因是地球中微子，它是在地球內部的放射性衰變過程中產生的。每秒鐘，約有一百萬個此類難以捉摸的粒子穿透地球每平方釐米的表面。
Borexino探測器是世界上最大的地下實驗室，位於意大利的Gran Sasso國家實驗室，是世界上少數能夠觀測這些幽靈粒子的探測器之一。自2007年以來，研究人員一直在使用它來收集有關中微子的數據。到2019年，他們能夠記錄的事件數量是2015年上一次分析時的兩倍，並將測量的不確定性從27％降低到18％，這也是由於採用了新的分析方法。
Borexino目前的兩個科學協調員之一利維亞·盧多瓦（Livia Ludhova），同時也是Forschungszentrum Jülich核物理研究所（IKP）中微子小組負責人，解釋說：“中微子是地球內部發生的放射性衰變的唯一直接痕跡，它產生的能量尚不明瞭，它驅動著我們星球的所有動力。
Borexino探測器的內部。 圖片：Borexino Collaboration
與Borexino合作的研究人員提取了來自地幔以下的中微子信號，這些信息具有更好的統計意義。
強烈的磁場、不斷的火山活動、構造板塊的運動和地幔對流：在整個太陽系中，地球內部的狀況在許多方面都是獨特的。200多年來，科學家一直在討論地球內部熱量來自何處的問題。
“現在首次可以在99％的置信度水平上排除地幔深處不再存在任何放射性的假設。這使得可以為地球地幔中的鈾和釷丰度設定下限。”利維亞·盧多娃（Livia Ludhova）說。
這些值對於許多不同的地球模型計算都是有意義的。例如，地球內部的放射性衰變過程極有可能（85％）產生地球內部熱量的一半以上，而另一半仍主要來自地球的原始結構。因此，地球中的放射性過程提供了不可忽略的一部分能量，可為火山、地震和地球磁場提供能量。
Phys Rev. D最新出版的文章不僅提供了新的結果，而且還從物理學和地質學的角度對分析進行了全面的解釋，這將對下一代測量地球中微子的液體閃爍體探測器有所幫助。現在，對中微子進行研究的下一個挑戰也許是利用地球上不同位置分佈的探測器來獲得更高的探測精度。其中一個這樣的探測器將是我國江門中微子實驗（JUNO），IKP中微子部門也參與了此項目。該探測器的尺寸將是Borexino的70倍，這有助於在短時間內獲得更高的統計意義。
江門中微子實驗
江門中微子實驗將設計、研製並運行一個國際領先的中微子實驗站，以測定中微子質量順序、精確測量中微子混合參數，並進行其它多項科學前沿研究。
【科學研究】中微子的質量順序，是國際中微子研究的核心問題。日本、美國、歐洲、印度、韓國等5個國家有7個實驗正在計劃或已進行這方面的研究。江門中微子實驗將測量中微子質量順序，精確測量中微子混合參數，同時也將研究大氣中微子、太陽中微子、超新星中微子、地球中微子等，具有豐富的物理目標。
【實驗建設】江門中微子實驗2015年開始建設，計劃2022年建成並開始運行取數。建設內容包括：位於地下700米的地下洞室、大型的水池、一個裝滿2萬噸液體閃爍體和光電倍增管的中微子探測器以及少量配套的設施。實驗本身不產生廢氣、廢液等有害物質，對周圍環境也不產生有害影響。
2萬噸的液體閃爍體探測器，位於地下700米，能量分辨率達到前所未有的3%。液體閃爍體是探測中微子的介質。當大量中微子穿過探測器時，偶爾會在探測器內發生反應，發出極其微弱的閃爍光，從而被光敏器件（光電倍增管）探測到。液體閃爍體99.7%的成份是烷基苯，是日用洗滌劑的主要原材料，具有無毒、易生物降解、火災風險低等優點。
液體閃爍體密封在鋼和有機玻璃製作的容器中，然後浸泡在一個巨大的水池中。水池中也安裝光電倍增管，用來探測宇宙線。
在我們生活的日常環境中，實際存在大量的宇宙射線和來自岩石、空氣、灰塵的天然放射性。如果不加任何屏蔽，它們在探測器中產生的信號將比稀有的中微子信號多上億倍。因此，中微子探測器需要一個極其乾淨的環境：需要放在很深的地下，用岩石來阻擋宇宙射線；需要泡在水池中，用水來阻擋來自岩石、空氣、灰塵的天然放射性。
【實驗地點】江門中微子實驗將建於廣東江門開平市金雞鎮、赤水鎮一帶的打石山。
江門中微子實驗的大氣中微子、太陽中微子、超新星中微子、地球中微子等研究對具體實驗地點沒有要求，但最重要的科學目標——測量中微子質量順序，要求位於距反應堆約60公里，來自反應堆的中微子在此處振盪效應最明顯。打石山正好位於距陽江和台山反應堆等距的53公里處。同時，山體也能屏蔽宇宙射線。
【實驗意義】粒子物理是最重要的科學前沿之一。中微子研究是國際粒子物理研究的熱點，也是唯一有實驗證據超出粒子物理標準模型，可以取得重大突破的方向，是粒子物理、天體物理和宇宙學研究的交叉。
我國大亞灣實驗已在這一世界前沿熱點領域取得重大成果，發現了中微子第三種振盪模式，打開了理解反物質消失之謎的大門。江門中微子實驗將解決國際中微子研究中下一個熱點和重大問題：中微子質量順序，不僅能對理解微觀的粒子物理規律做出重大貢獻，也將對宇宙學、天體物理、乃至地球物理做出重大貢獻。
江門中微子實驗將帶動建立一支國際領先的科研團隊，使我國的粒子物理研究走在世界前列，並帶動國內相關企業的技術創新，為實現科技強國戰略做出重要貢獻。
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