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巨型地下空洞竣工——揭示宇宙與物質之謎的粒子觀測裝置「超級神岡探測器」即將安裝

2025年10月22日 海洋宇宙
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用於安裝粒子觀測裝置「超級神岡探測器(Hyper-Kamiokande)」的巨型地下空洞現已竣工。(供圖:東京大學宇宙射線研究所神岡宇宙粒子研究設施)

在日本岐阜縣飛驒市山區地下600米處坐落著一個直徑69米、高94米的巨型地下空洞。這是為設置新一代基本粒子觀測裝置「超級神岡探測器」(Hyper-Kamiokande)所開闢的空間。為解開宇宙與物質起源的奧秘,東京大學與大學共同利用機關法人高能加速器研究機構主導的國際團隊計畫從2028年起啟動觀測工作。

「超級神岡探測器」是繼憑藉首次觀測到超新星爆發產生的中微子而促成小柴昌俊榮獲2002年諾貝爾物理學獎的神岡探測器(Kamiokande、1983-1996年),以及通過發現中微子振盪現象證實中微子具有質量而促成梶田隆章獲得2015年諾貝爾物理學獎的超級神岡探測器(Super-Kamiokande、1996年至今)之後的第三代基本粒子觀測裝置。

自2021年5月起,施工團隊按設計路線掘進隧道,首先挖掘完成頂部的穹頂後,於2023年10月起啟動了圓柱體空間向下掘進作業。施工期間,產生的岩土通過中央豎井持續外運。至2025年7月31日工程竣工時,人工空洞總體積達33萬立方米,被認定為全球岩體中開鑿的最大規模地下空洞之一。

在這個地下空洞中,將安裝一座巨型圓柱形水槽,水槽內壁將裝設2萬餘個直徑50厘米的超高靈敏度光傳感器,注入26萬噸超純水後,「超級神岡探測器」將正式建成。其有效探測體積達原「超級神岡」裝置的約8倍,通過捕捉水中出現的環狀弱光——契倫科夫光學信號,解析中微子振盪參數,並探索具有獲得諾貝爾獎潛力的「質子放射衰變現象」,從而進一步揭示宇宙與物質的起源。

日文:JST Science Portal 編輯部
中文:JST客觀日本編輯部

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