东京大学于2025年7月31日完成了下一代中微子实验Hyper-Kamiokande主探测器所在巨型地下洞室的开挖工作,项目位于日本岐阜县飞驒市。宇宙物理与数学研究所于8月5日代表该项目宣布了这一里程碑。
该洞室位于一座山体地下600米处,由一个直径约69米、高21米的穹顶形顶部,以及下方一段高73米的圆柱形空间组成。项目方称,这是迄今在基岩中开挖的最大人造空间之一。总计约有33万立方米的岩石被移除。
Hyper-Kamiokande将是一座水切伦科夫探测器,即一个巨型水箱,用于记录粒子穿过水体时产生的微弱闪光。其有效体积将是前代探测器超级神冈的8.4倍,并将使用超过2万个新研发的光电探测器。该项目旨在精确测量中微子的性质,并搜寻大统一理论所预言的质子衰变现象。
建造这座洞室需要精密的工程设计。该场地位于飞驒片麻岩层,是日本最坚硬的岩层之一,但岩层内部的应力仍会影响其稳定性。2020财年的地质勘察包括730米长的钻孔工作。穹顶部分的开挖于2022年11月开始,顶部通过喷射混凝土和预应力锚杆加以稳定。圆柱形部分的施工于2023年10月开始,中心还开凿了一条3.4米宽的竖井,以便高效清运废石。额外的墙体加固工作使开挖进度比原计划推迟了约六个月。
下一步是将该洞室改造为一个容纳26万立方米超纯水的水箱。水箱内部双层探测器结构的建设将于2026年开始,随后安装光电探测器。所有箱内部件预计将于2027年前安装完毕,之后开始注水。运行计划于2028年启动。
该项目是由东京大学和日本高能加速器研究机构领导的国际合作项目,共有来自22个国家的约630名研究人员参与。该机构正在升级位于茨城县东海村的J-PARC中微子束线,该束线将把中微子发送约300公里至探测器所在地,并在东海村建造一座新的中间探测器。意大利国家核物理研究院表示,该实验还将监测来自超新星爆发的中微子,并研究中微子与反中微子行为之间的差异。