- 深埋地下的巨大球体有望揭示宇宙奥秘
- 确立中国作为科学超级大国的地位
在中国南方地下深处的一个洞穴里，科学家们正在全力以赴地为一个600吨的球体做最后的准备，这个球体可能会解决宇宙中最大的谜团。
数十名工人被安全带和绳索固定，分布在这个12层高、钢板包裹的丙烯球体的表面。他们的铆接和钻孔声在地下室回荡。
这个超现实的球体是 Jiangmen Underground Neutrino Observatory 的核心，整个设施耗资3亿美元，旨在探测亚原子粒子——被称为中微子的粒子，它们的速度接近光速。通过研究中微子的质量，科学家希望能获得关于大爆炸和宇宙膨胀速度的新见解。
JUNO 预计将在2025年8月开始收集数据，经过大约10年的建设，使中国在全球竞争中领先于那些被称为“幽灵粒子”的粒子，这些粒子几乎没有质量和电荷，每秒钟有数十亿个穿过人类的身体。 Japan’s Hyper-Kamiokande 观测站预计到2027年才会开始数据收集，而美国的 Deep Underground Neutrino Experiment 预计将在2030年代启动。
随着美中在科学和技术领域的竞争加剧，JUNO 是中国作为科学超级大国地位日益增强的证明。
“在科学中，成为第一是最重要的，”项目负责人、Chinese Academy of Sciences 高能物理研究所所长 Wang Yifang 说。“成为第二没什么意义。”
Photomultiplier tubes on the detector under construction at the underground facilities of the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) in Jiangmen, Guangdong province, China, on Oct. 11.
By studying the mass of neutrinos, scientists hope to gain new insights into the Big Bang, and how fast the cosmos is expanding.
位于广东省 Kaiping 市的地下实验室，通过缆车沿陡坡隧道下行15分钟即可到达。这个球体位于地表以下约700米（2300英尺），以便岩层可以阻挡宇宙射线干扰实验。 JUNO 的主要角色是探测和测量来自53公里外两座核电站发出的反应堆中微子。该设施还将观察来自太阳的太阳中微子、来自地球内部的地中微子以及来自地球表面以上的气候中微子。
这个空心球体固定在一个44米深的圆柱形水箱的中心，并将被浸没在水中。随后，它将被填充2万吨的液体闪烁体——一种将各种高能辐射转化为光的材料，当中微子通过时会闪烁。
科学家希望能进一步了解中微子的质量，以及它们在被称为振荡的过程中如何改变身份。这反过来可能揭示更多关于物质的本质和宇宙演化的细节。
JUNO 建立在距离 Shenzhen 约45公里的 Daya Bay Reactor Neutrino Experiment 基础上，该实验于2011年末开始收集数据，并在2012年发现了一种新型的中微子振荡。这是美中之间最大的基础研究合作项目。
来自近20个国家和地区的74个机构的700多名科学家参与了 JUNO 项目。然而，美国的参与显著少于 Daya 实验，由于两国之间的紧张关系削弱了合作。美国的学术界和研究人员仍然参与其中，但 Wang 表示，美国能源部已削减了资金。 DOE 没有回应关于评论的电子邮件请求。
在10月的一次媒体参观中，研究人员对他们所看到的基础科学政治化表示遗憾。 JUNO 团队的一位成员在洞穴中带领记者时——警告他们不要触摸从花岗岩墙壁渗漏的水——表示，为了使此类实验成功，他们需要来自全球其他科学家的验证，包括美国。
一些科学家表示，他们不再能够自由地与美国同行会面； Wang 说他已经两次被拒签。
曾几何时，美国愿意与中国分享其研究成果，部分原因是美国在科学和技术方面的主导地位。在1979年，随着中国向世界开放，两国签署了《科学和技术合作协议》，为超过四十年的合作铺平了道路。高峰出现在 Obama 政府期间，建立了 US-China Clean Energy Research Center，为气候合作奠定了基础。1979年的协议于8月底到期。
By studying the mass of neutrinos, scientists hope to gain new insights into the Big Bang, and how fast the cosmos is expanding.
美中在科学和技术领域的竞争正在加剧，研究表明，合作水平正在下降。
为 Springer Nature 撰写关于中国和科学的文章的 Jacob Dreyer 表示，Biden 政府限制中国在半导体和人工智能方面的发展，使北京获得了“它最需要的——心理上的感觉，如果中国不搞定这些，强权将会欺压它。”
“激烈的竞争是一种强大的力量，孕育创新，”他说。
中国国家主席 Xi Jinping 呼吁国家加速基础科学研究，以便在关键技术上实现自给自足。这位曾在著名的 Tsinghua University 学习化学工程的总统认为，科学将是经济增长的未来驱动力，因为其他支柱如房地产和国内消费正在减弱。
中国正在特别大力投资于量子技术。 McKinsey & Co. 在2022年的一份报告中指出，中国已承诺投入153亿美元的公共资金用于量子计算，这一数字是欧盟各国政府的两倍，是美国承诺支出的八倍。中国共产党去年成立了中央科技委员会，以更好地协调政府政策。
美国的科技行动委员会认为，如果联邦政府在未来五年内不将研发和STEM教育的支出相对于GDP至少翻倍，中国将超过美国，成为科学、技术和创新的世界领导者。在2023年的报告中，由25位学术界、非营利组织和企业领导组成的团队表示，中国是一个“坚定而强大的”竞争对手。
根据该委员会的数据，中国在2000年至2019年间的全球研发支出份额从5%上升到22%，而美国的份额则从37%降至27%。报告显示，中国在2020年发表的同行评审文章比美国多出38%。到2025年，中国每年在STEM学科的博士毕业生数量将几乎是美国的两倍。
研究美中关系的俄勒冈大学名誉教授 Richard Suttmeier 表示，中国正在迅速发展，而 JUNO 设施证明了其基础科学的意识。
“合作的下降在许多方面都对科学造成了双输的结果，” Suttmeier 说。“找到一个双方都能接受的合作计划的公式是一个棘手的问题，并且只要政治分歧和地缘竞争持续存在，这种情况就会保持不变。”
关键词
JUNO, 中微子, Wang Yifang, 中国科学院, 大爆炸, 宇宙膨胀, Daya Bay, 美国能源部, Xi Jinping, 量子技术, Deep Underground Neutrino Experiment, Hyper-Kamiokande, 科学和技术合作协议, Biden, McKinsey, Richard Suttmeier
预测
预计到2025年，中国的JUNO实验将收集数据，并可能在中微子研究中取得重大突破，进一步提升中国在全球科学竞争中的地位。
数据摘要
- JUNO设施耗资3亿美元，预计2025年8月开始收集数据。
- 600吨的球体，位于700米地下。
- 反应堆中微子来自53公里外的两座核电站。
- 2万吨的液体闪烁体将用于中微子探测。
- 700多名科学家参与，来自近20个国家和地区。
- 153亿美元公共资金投入量子计算。
- 中国在2011年至2019年间全球研发支出份额从5%上升至22%。
投资机会分析
可以关注以下投资机会：
- 量子技术及相关公司，因为中国在这一领域的大力投入可能会推动全球市场的发展。
- 基础科学研究相关的公司，尤其是那些与中微子研究和高能物理实验有关的企业。
- 关注中美科技竞争中处于领先地位的公司，尤其是在半导体和人工智能领域。
- 由于中国的科研投资增加，考虑投资与中国市场相关的科技和研发公司，以抓住未来增长潜力。
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