DUNE原型探测器在欧洲核子研究中心开展300千伏压力测试

由美国能源部费米国家加速器实验室牵头的深地中微子实验(DUNE)国际合作项目，正在欧洲核子研究中心中微子平台对原型探测器ProtoDUNE开展压力测试，以验证相关探测技术在极端运行条件下的长期稳定性。

DUNE被设计为一项大规模中微子研究实验，目标是研究中微子的性质及其在宇宙演化中的作用。实验未来将在美国南达科他州桑福德地下研究设施地下约1英里处安装大型液氩时间投影室探测器。探测器一旦注入液氩并密封，内部组件将在较长时期内难以直接接触，因此原型机测试成为正式建设前的重要环节。

目前，欧洲核子研究中心中微子平台上设有两台重约770吨的ProtoDUNE原型探测器。此前，科研团队已在2018年至2024年间成功测试了阳极平面组件(APA)技术。该技术利用金属丝探测器平面收集漂移电子产生的电流，已在其他中微子实验中得到应用。

与此同时，合作团队还在推进一种被称为“垂直漂移”的新方案。该方案以印刷电路板上的铜通道替代传统导线平面，并通过新的几何结构延长电子漂移距离，使探测器能够以更少组件记录更多中微子事件。不过，电子漂移距离增加也要求更高电压来维持电场，研究团队计划将电压逐步提升至300千伏。

科研人员介绍，当中微子与氩原子相互作用时，会产生带电粒子并留下电离痕迹;释放出的电子在强电场作用下被引导至读出平面，相关数据可用于重建粒子径迹方向和能量，从而推断原始中微子的位置、能量和类型。

ProtoDUNE垂直漂移探测器已完成前期调试并表现稳定。此次压力测试于2026年5月22日启动，计划在秋季完成。研究团队表示，该测试将在较小规模原型上模拟DUNE未来的运行条件，重点观察探测器各组件在高电压环境下的表现。除了费米实验室加速器产生的中微子外，DUNE未来还将探测来自宇宙的中微子信号，包括可能用于识别超新星爆发早期迹象的中微子事件。