地下700米捕捉“幽灵粒子”：广东以大科学装置卡位原始创新

你知道中微子吗？

在构成物质世界的12种基本粒子中，中微子占了3种。它是宇宙最古老、最基础的物质粒子，承载着宇宙诞生与演化的古老信息。

探测中微子的质量，对探究宇宙起源、演化、星系性质具有颠覆性意义。自1930年起，全球一代代研究者致力于破解这一“幽灵粒子”的奥秘。

在广东江门地下700米深处，一个直径超过35米的巨大有机玻璃球体静静矗立，持续捕捉中微子信号。这是位于广东的江门中微子实验（JUNO），是研究中微子的专用大科学装置。13年前，中国科学院高能物理研究所王贻芳团队将前沿科研布局落地于此。

2025年12月，JUNO对外发布首个物理成果：它以前所未有的精度成功测定了中微子振荡的两个关键参数，精度比过去几十年全球所有实验的综合结果还要高1.6倍，大幅刷新人类认知边界。今年6月，该成果以封面文章形式刊发于《自然》杂志。

这一重大原创科研突破，是“深圳—香港—广州”创新集群蝉联全球第一的缩影。王贻芳向南方财经记者表示：“中微子是通往标准模型之外新物理的一扇重要门户，对我们解决粒子物理问题和宇宙学问题，都能起到关键作用。同时，它也是粤港澳大湾区打造基础研究高地的重要一环。”

江门中微子实验之外，中国散裂中子源、先进阿秒激光设施等10座国家重大科技基础设施，正在南粤聚成一个世界级大科学装置集群。它们不生产商品，却占据了全球创新链最前端的位置——原始创新策源地。

一位院士的17年中微子实验

中微子能以接近光速轻易穿透地球和人体，却几乎不留痕迹，探测难度极高。人类直至1956年才首次捕捉到中微子踪迹，此后它便成为粒子物理领域的核心前沿课题。

从提出假说、首次发现到证实其拥有微小质量，全球科学界耗时近70年，而中微子质量排序至今仍是全球争相攻克的科研难题。

走进江门金鸡镇，从地面入口乘上缆车，沿斜井隧道缓缓下行约15分钟，便能看到一个宽敞明亮的地下空间。这地下700米深处，就是江门中微子实验的所在地。

在这里，有效质量达2万吨的液体闪烁体探测器浸泡于地下实验大厅44米深的水池中央。整个装置可精确测量中微子的能量，从而精准测定中微子振荡参数。

如今，这个巨型“水晶球”正在改写人类对物质世界的认知。

这一装置去年8月正式运行，其首要科学目标是测定中微子质量顺序，简单来说就是判断第二种中微子与第三种中微子的质量大小关系。

此外，这一大科学装置还可精确测量中微子6个振荡参数中的3个，达到优于1%的精度，并进行超新星中微子、地球中微子、太阳中微子、大气中微子等多项研究。

过去的17年间，王贻芳领导了这一装置的设计和建设。建设完成后，所有人最想知道的是，这个探测器是否达到了设计指标。两个月的数据获取证明，它确实达到了设计指标。

“过程中自然会有物理成果出来。可以说，江门中微子实验的物理成果和验证实验成功这两个目的都达到了。”王贻芳介绍。

数据也佐证了这一说法。基于探测器正式运行后59天的有效观测数据，JUNO完成了对两个中微子振荡参数的高精度测量，精度较此前数十年多项实验的综合结果提升了1.6倍，标志着中微子振荡研究进入精确测量新阶段。

《自然》审稿人评价称，该成果验证了JUNO探测器性能与分析方法的可靠性，在中微子振荡物理步入精确测量之际，确立了JUNO在新时代的关键地位，对三代中微子振荡框架检验、全局数据拟合以及未来中微子质量顺序测定具有直接意义。

另一项成果发布于今年6月22日。在国际中微子大会上，王贻芳又给出了中微子质量顺序倾向于正序的迹象。

在长基线加速器中微子实验结果的约束下，JUNO结果倾向正质量顺序（即m3＞m2），统计显著性达到2.3倍标准偏差。这是迄今为止国际最高精度的中微子质量顺序测定，成为最终确定中微子质量排序的里程碑。

从大亚湾到江门，中国在中微子物理领域已处于世界最前沿。王贻芳也因此获得2026年国际基础科学奖章。给王贻芳的颁奖词这样写道：“王贻芳在实验粒子物理领域的卓越成就已成为现代科学的重要基石，也确立了他作为世界中微子研究领军人物的地位。”

按计划，2030年之后，江门中微子实验将升级对中微子双β衰变的测量，以此回答两个问题：中微子是不是它自身的反粒子；如果答案是肯定的，它的质量或许能被测出来。“这件事要做，有可能需要二十年。”王贻芳说。

从一颗粒子到繁星闪烁

多年下来，经常有人问王贻芳，做中微子研究有什么用？

“基础科学是我们对自然界的认识，我们所有的应用最终都基于此。如果没有认识到自然界的运行规律，应用将非常困难。”王贻芳告诉南方财经记者。

这也是广东的思考。就在JUNO的数据刷新世界纪录前后，广东基础研究的其他几个坐标，也在密集亮灯。

去年年底，我国首台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪正式完成验收并交付使用。这台由中山大学和散裂中子源联合研制建设的大型科研仪器，填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射的空白。

中山大学物理学院副院长王猛团队是这一项目的核心推动者。王猛介绍，这台谱仪可以获取散射后中子的空间分布信息和能量变化，确定材料内部磁性原子关联强度，为物理、化学、生物、材料等学科的前沿基础研究提供支撑平台。

这并非王猛团队首次突破前沿。2023年7月，其团队在《自然》刊发重磅成果，首次发现液氮温区镍氧化物超导体。

放眼粤港澳大湾区，大科学装置集群带动的基础研究成果已实现多点开花、全域突破，覆盖多学科、多领域。

近期，“深圳—香港—广州”创新集群进展不断：鹏城实验室“鹏城云脑Ⅲ”斩获全球存储性能榜单总榜、研究榜双料第一，大幅刷新世界纪录；惠州强流重离子加速器装置建成，投入试运行；先进阿秒激光设施预计11月完成工程竣工验收……

密集涌现的新成果、新突破，不仅折射出大湾区基础研究布局的持续优化，也带动了一批重大原创成果“就地转化”。

例如，江门中微子实验在建设阶段，就推动国内企业突破了大尺寸有机玻璃球、超高精度光电倍增管、高纯液体闪烁体等一批“卡脖子”装备与材料技术，这些技术已经溢出到医疗探测、环境辐射监测、无损检测等产业中。

发现全新高温超导体至今已有三年，王猛看到，已经有越来越多团队投入到镍氧化物高温超导的研究中。“虽然目前仍处于基础研究阶段，但已有不少国内外科学家成功在镍氧化物材料薄膜中实现高温超导。系列研究快速推进，将推动后续超导器件应用。”王猛说。

这种大设施“沿途下蛋”的创新机制，依托“大装置+高水平大学+科研院所”协同体系，进一步推动了广东科技产业互促双强。

广东省人民政府参事室特约研究员、暨南大学经济学院教授谢宝剑告诉南方财经记者，“沿途下蛋”不是牺牲基础研究去搞产业化，而是基础研究和产业转化双向赋能。大设施保障原始创新，技术溢出反过来带动广东高端装备、新材料产业升级；产业企业反过来为大设施提供国产设备，降低大科学装置建设成本，形成正向循环。

“江门中微子的案例告诉我们，哪怕是粒子物理这种看似离产业很远的基础前沿，也可以持续产出硬核技术，支撑本地产业升级。”谢宝剑表示。

大湾区卡位全球创新链最前端

当前，全球科技创新聚焦产业导向、应用落地，各地竞相布局科创赛道。作为制造业大省的广东，为何持续加码原始创新？

受访专家认为，这是突破产业瓶颈、发挥自身优势的必然选择，是广东从“世界工厂”向“创新策源地”转型的深层战略逻辑。

过去三十多年，拥有全球最完备的制造业产业集群的广东，把制造能力内化为一种公共品，让创新能以更低成本、更快速度转化为产品，吸引全球资本与人才源源不断涌入。而今，当创新驱动上升为国家战略，制造业的根系必须向基础研究深处延伸。

谢宝剑分析，广东的基础研究还有一定提升空间，例如高水平研究型大学、顶尖基础学科、国家级基础科研平台总量不足，“从0到1”源头原创产出偏少；大设施之间、大设施与高校、企业之间协同网络还不够强等。

对此，广东的解法是以强化创新力量协同的方式，补充“种子、土壤、水源和气候”，让整个基础创新的生态能够自我循环、持续演化。

“十五五”期间，广东将建立健全大设施“沿途下蛋”机制，推动重大原创成果就地转化，并依托重大科技基础设施，牵头实施并参与国际大科学计划和大科学工程，加快汇聚全球高层次人才。广东将继续构建“以国家大设施为主体、地方大设施为补充”的重大科技基础设施集群，争取新增布局大设施。

广东不再只盯着某个环节，而是让基础研究、技术攻关、成果转化、产业应用、金融支持、人才流动在同一个系统里相互滋养。

谢宝剑认为，广东基础研究要在生态支撑层面做好四件事：持续优化基础研究投入结构、完善基础研究人才引育生态、完善大设施集群协同生态、深化粤港澳基础研究协同创新。

“广东要鼓励企业拿出资金支持和产业短期效益无关的前沿基础研究，改变企业研发只做短期应用开发的惯性。”谢宝剑提出。

此外，广东也要统筹松山湖、江门、光明、南沙各大设施，以江门中微子为标杆，打造“大设施+地市+高校+企业”协同样板；要把香港顶尖基础研究能力和广东的大设施平台、制造业转化能力结合起来，形成粤港澳大湾区独特的科创链条。