一項關鍵的粒子物理實驗的未來充滿不確定性。該設施是一個用於研究中微子的探測器，位於新墨西哥州沙漠深處，與美國唯一的深層地質核廢料儲存庫相鄰。但自2月份儲存庫發生放射性洩漏事故以來，研究人員一直無法進入地下場所，因此他們不得不封存該實驗。
富氙觀測站-200 (EXO-200) 於 2007 年安裝在卡爾斯巴德附近的廢物隔離先導工廠 (WIPP)，該儲存庫位於地下 655 米深的鹽床中。截至事故發生時，研究人員夜以繼日地工作，已經積累了兩年的資料；這些發現今天發表在《自然》雜誌上。
加州斯坦福大學的物理學家、EXO-200 的首席研究員喬治·格拉塔表示，這場事故發生的時間再糟糕不過了。該探測器正處於升級以提高其靈敏度的過程中；它原本計劃再執行兩到三年，但該計劃現在受到質疑。他說：“目前 WIPP 的情況非常糟糕。”
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地下科學
EXO-200 是全球少數幾個試圖解決中微子是否是自身反粒子的難題的實驗之一，方法是尋找一種被稱為無中微子雙β衰變的難以捉摸的現象。
普通的雙β衰變是一種放射性衰變形式，其中元素透過在元素週期表中向前跳躍兩步而發生嬗變——例如，從氙到鋇。原子核中的兩個中子同時轉化為質子，並且在此過程中它們會發射兩個電子（β射線）和兩個反中微子。如果中微子和反中微子是相同的東西（一種假設的現象，稱為馬約拉納粒子），那麼這兩個反中微子一旦產生就可能會相互湮滅。物理學家會檢測到射出的電子，但不會檢測到反中微子。
這種“無中微子”雙β衰變意味著中微子是馬約拉納粒子，即假設的存在，它們是自身的反粒子。這反過來可以解釋為什麼中微子具有質量——這是一個似乎與粒子物理學的標準模型相矛盾的觀測事實。
今天發表在《自然》雜誌上的結果顯示，沒有無中微子衰變。它們對無中微子衰變在未被發現的情況下可能發生的頻率設定了最嚴格的限制——這個數字還將為中微子的質量設定上限。
精密裝置
EXO-200探測器使用200公斤的液態氙，其中富含同位素氙-136，並將其保持在167開爾文的溫度下。它要求極低的本底放射性水平，而且也許與直覺相反，WIPP為它提供了理想的場所。格拉塔解釋說，在地下深處，探測器可以遮蔽宇宙射線，並且鹽床的本底放射性遠低於其他岩石型別，許多岩石會釋放輻射或放射性物質（如氡氣）。
但是，保持探測器冷卻需要複雜而精密的低溫學和其他需要持續維護的硬體，他說。該機器還必須不斷地重新調平，以適應不斷移動的鹽層地板。格拉塔說，由於幾個月無法進入探測器，研究人員別無選擇，只能至少暫時將其關閉。
他“非常擔心”研究人員何時會被允許返回，並擔心探測器在他們能夠到達時會處於不良狀態。他希望在廢物儲存庫開放之前進入地下實驗室。該實驗位於礦井的北端，遠離儲存廢物且放射性汙染仍然是一個問題的南端。
WIPP地下測試協調辦公室經理道格·韋弗說，何時允許科學家返回將取決於恢復工作的進展。他希望EXO-200科學家可以在7月或8月被允許進入，至少進行必要的維護。稍後將允許進一步進入，以使實驗重新啟動並執行。
並非如此中性
目前尚不清楚儲存庫本身何時會重新開放。放射性洩漏被認為是由於一個或多個廢料桶中的內容物發生化學反應並破裂而造成的——上個月，美國當局估計，該地至少有368桶廢物可能發生同樣的反應。
上週，美國能源部和核廢料合作組織（運營 WIPP 場地的承包商）表示，至少需要兩年時間才能密封可疑的桶。
已知破裂的桶是新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室 (LANL) 的一批廢料的一部分。它含有硝酸鹽，當局懷疑這些硝酸鹽可能與用於吸乾液體的吸收劑發生了反應，產生熱量，將桶蓋炸開。
但上週出現了一個新的假設，此前有訊息披露，LANL 的承包商，猶他州鹽湖城的 EnergySolutions 公司，已將以前用於中和廢物中酸和鹼的幹試劑改為液態試劑。已知液態試劑會與硝酸鹽發生反應。在 2013 年 8 月的一封電子郵件中，參與此次轉換的 EnergySolutions 員工告訴 LANL 官員，“由於鈽的水反應性和臨界安全問題不是我的專業領域，因此最好讓 LANL 人員也來權衡這些問題。”
本文經《自然》雜誌授權轉載。這篇文章於2014年6月4日首次發表。