我院凌家杰教授团队成功完成了江门中微子实验液体闪烁体灌注工作

       江门中微子实验于2025 年 8 月 26 日成功完成2万吨液体闪烁体灌注，并正式运行取数。这一里程碑式的成就，标志着国际上首个运行的超大规模和超高精度中微子专用大科学装置正式投入科研工作。中山大学物理学院凌家杰教授团队成功完成了江门实验纯水和液体闪烁体灌注和现场调试运行。

       江门中微子实验位于广东省江门市附近的地下 700 米处，其首要科学目标是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序，深化人类对基本粒子质量起源的认识，对理解微观的粒子物理规律、物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。同时，该实验还将对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究，开启探索未知物理的新窗口。江门中微子实验于2013 年获得中国科学院战略性先导科技专项（A 类）支持，2015 年启动隧道和地下实验室建设，2024年12月探测器主体建设完成。

图1：江门实验液体闪烁体灌注、溢流和循环系统地下控制间

      2024年12月18日，江门合作组启动超纯水灌注工作，在45天内完成了超过6万吨超纯水的灌注。在此过程中，内外有机玻璃球的液位差控制到厘米量级，流量偏差不超过0.5%，有力保障了探测器主体结构的安全稳定。2025年2月8日，液体闪烁体灌注工作正式开启，历经半年，于8月23日完成，将2万吨液体闪烁体精准注入直径35.4米的有机玻璃球内，并同步完成原有纯水的置换。尤为关键的是，超纯水与液体闪烁体的超高洁净度、透明度和极低放射性本底等特殊要求全部得到满足。与此同时，项目团队完成了探测器的调试优化，确保了探测器在灌注完成后立刻进入正式运行取数阶段。

 图2：江门实验完成灌装工作正式运行（图中为团队成员李佳俊博士）

       为了实现江门探测器的安全灌注，凌家杰教授团队历经了9年的研发攻关。团队于2016年底开始了液闪灌注的准备工作。2017年完成了灌注管路的初步设计。2018年底进行了探测器原型机的灌注测试。2019年通过了江门合作组的设计评审。2022年完成了设备采购。2023年完成中山大学灌注小模型的测试工作。2024年完成了灌注控制的自动化程序开发工作。沈韩教授为探测器原型机灌注测试提供了控制电路的设计和制作。已毕业的团队成员岳保彪、李帅杰和张石其都为灌注控制的早期研发工作做出了重要贡献。

       在江门中心探测器的纯水和液闪灌注工作中，团队克服了诸多困难，最终成功完成了液闪灌注任务。团队成员李佳俊博士作为核心成员，在传感器测试安装和全链路自动控制开发测试方面发挥了关键作用。其编写的控制程序包括控制信号实时读取、灌注过程自动控制响应、异常工况报警和应急处理，以及数据安全存储等，为灌注工作提供了重要的技术支撑。团队成员杨成峰博士和黄涛博士深度参与系统开发和调试，在超纯水灌注期间，他们全身心投入到系统运行和监测工作中，确保了超纯水灌注系统的稳定运行。组内吴比博士和杨鹏飞博士以及韩阳博士后则在液闪灌装期间深度参与系统的运行和监测，保障了液体闪烁体灌注工作的精准进行。合作单位暨南大学的古宇老师完成了灌装状态远程监视的网页开发工作。在实验期间，全组成员轮班担任现场专家，随时为可能出现的技术问题提供解决方案，为灌注工作的顺利推进提供了坚实的支撑。以上这些科研成果为江门中微子实验未来 30 年的稳定运行提供了坚实的基础。

                                                                        图3：团队成员韩阳博士后和黄涛博士进行系统运行监测

       江门中微子合作组发言人中国科学院院士王贻芳表示：“完成江门中微子探测器灌注并开始运行取数，是一个突破性的进展。这是国际上首次运行这样一个超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置，将使我们能够回答关于物质和宇宙本质的基本问题”。江门中微子实验的成功运行，将使我国在中微子研究领域的国际领先地位得到进一步巩固，也将为全球科学家携手探索宇宙奥秘提供强大助力。

       本工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划和中山大学物理学院的大力支持。