虽然有过大亚湾中微子项目的经验,但刘江来接受王贻芳的邀请时,心里还是没什么底。因为江门中微子实验的中心探测器规模是大亚湾中微子探测器的1000倍,所用的液闪和光电倍增管都是数十倍、数百倍增加。探测器和反应堆的距离也不同,科学目标也不同。那么整个刻度系统也必然需要实现百倍、千倍的跨越、提升。所有这些都意味着更高的要求、更大的难度、更新的思路。
于是,在上海交大的校园里、在锦屏山地下2400米的工作间里、在风尘仆仆的旅程中、在夜深人静的网络空间上……刘江来和年轻的工程师张涛、博士后肖梦蛟等开始每天海阔天空、信马由缰地聊江门中微子刻度系统的设计。那是他们的一片梦田,他们在那里随心所欲地种着种子,也像种着太阳……这个过程持续了两年多时间,他们也不知道总共聊出来了多少套方案。直到2018年,他们完成了四套刻度装置的样机,并进行了反复的测试、完善,整个刻度系统的完整方案才趋于成熟。四套刻度装置中,沿着中心轴和横切面放置放射源的装置是上海交大完成的。通过有机玻璃球外圈导管放置放射源的装置是西安交大完成的。通过潜水艇放置放射源的装置是西北工业大学完成的。刘江来坚定相信,他们的这个刻度方案就是目前全世界的极致。
刘江来聊起他的刻度系统神采飞扬。然而他的助手、年轻美丽的女博士孟月只要一想起做这几个装置的过程就头皮发麻。因为整个过程太折磨人了。孟月是2018年从美国阿拉巴马大学回国后开始加入刘江来的团队,跟随刘教授参与锦屏山PandaX暗物质实验以及江门中微子实验。她说她只要一想到他们在江门中微子实验项目中要做的事情,就觉得是一种“变态”。他们要用两条30多米长、直径只有1毫米的不锈钢软丝控制一只只有6毫米直径的小钢球,准确地到达那只巨大的有机玻璃球内的任何指定位置。就像操控一个个提线木偶似的。但是他们操控的是6毫米的放着各种放射源的小钢球。孟月特地跑到木偶戏的后台瞪大眼睛看演员的表演。看了半天之后,她断定,自己要干的事情比这些木偶演员难得多。于是他们带着这一套装置跑到西北工业大学的消声水池里去反复实验。后来又担心液闪和水的浮力不同,还是难以定位,他们又趁大亚湾中微子实验室撤场期间,跑到大亚湾中微子退役的液闪池完成了一系列关键性实验。做着做着,戴着一副金丝眼镜、显得文静优雅的孟月也会发脾气。
为刻度系统工作的工人其实个个都想发脾气。他们都觉得这些科学家的要求难以理喻。同时控制两条30多米长的软不锈钢丝,这两条钢丝随时会缠绕在一起。要将两条缠绕一起的钢丝解开,也是一件极其折磨人的细致活。还有装放射源的小钢球是空心的。焊接师傅要完成这个只有6毫米的空心球的焊接,也是一件逆天的事。沿着有机玻璃球外圈安装导管的师傅的进度是与有机玻璃安装同步的。有一次,安装玻璃的师傅不小心一脚踩在刻度导管上,结果让他们前功尽弃,现场差点没打起来……
“细节是魔鬼!”这是刘江来经常说的一句话。现在孟月也经常跟工人们说。整个刻度系统团队的人也经常这样互相勉励着。灌注开始后,他们开始日日夜夜守在打石山下。纯水灌注以及液闪置换的过程中,刻度系统的安装也最容易出问题。尤其是不锈钢软丝容易缠绕,他们必须24小时盯着。纯水灌注到一半的时候,刘江来好几次都是半夜被叫醒,赶到井下处理。寒夜里的地下700米隧道里都是匆匆的赶路人。
孟月跟在刘江来后面走在夜晚悠长的地下隧道里,心里有时候想,行走在科学光影中的中年男人真是超级有魅力。刘江来也常常对他的学生们说,脚踏实地做科研的人真的很酷、也很快乐。
就在“细节狂魔”刘江来开始在打石山下指挥探测器刻度系统的安装调试的时候,另一个“细节狂魔”的意外出现让刘悦湘兴奋不已。这是一名95后的网络博主,住在长沙,名叫罗劲,网名叫“凹凸赛克”。有一天,罗劲打电话给刘悦湘说想来江门中微子实验基地参观一下。刘悦湘开始不置可否,放下电话后去网上一搜索,才发现此罗劲非常人,酷爱玩积木拼搭。他曾用6541块积木拼搭出了《武林外传》里的同福客栈,用17000块积木拼出了中国航天空间站。是网上超受热捧的积木达人。这一回,罗劲的目标是用4万块积木拼出江门中微子探测器。他说这是他“积木生涯”的一次极限挑战。刘悦湘一琢磨,这可是科普江门中微子的好机会,连忙邀请罗劲过来参观。
罗劲第二天就赶到了打石山下,这是一个斯斯文文的小伙子。但是当他跟随着刘悦湘下到700深处,看到安装已经接近完成的江门中微子探测器时,他的眼睛里瞬间洋溢着神采,就像一个第一次推开窗户看世界的孩子。事实上,罗劲已经花了很多时间做功课,对江门中微子实验并不陌生,但眼前的场景还是深深震撼了他。
回到长沙后,“积木狂人”罗劲开始在他的宿舍里进行着另一款“江门中微子探测器”的建造工程。先是用电脑建模,随后按照建模采购、定制大大小小的积木,随后是一个细节一个细节地拼装……中间又经历了一次又一次地推倒重来。整整一年时间,罗劲几乎将他所有的夜晚和节假日都堆放在这项工程中,4万多件零件逐渐在他的指尖归位,化为神奇景象。
一年后,罗劲将他的“积木版江门中微子探测器”的视频发给刘悦湘时,刘悦湘惊呆了,这简直就是一个缩小版的探测器。他万万没有想到,罗劲会玩得这么极致。刘悦湘又将视频发在自己的朋友圈,参加JUNO项目的许多中外科学家也都看傻眼了。他们都很感动也很感慨,江门中微子在中国民间也同样有知音呀。
罗劲给刘悦湘发来信息:“哥,将来要建成了江门中微子的科普馆,我就将这件作品捐出来,让更多的孩子看到。”
“细节狂魔”罗劲给刘悦湘发这条信息时,刘江来正在凉山的希望小学领着孩子们仰望星空。每次去凉山,他都会尽量抽时间来到这间学校,给孩子们讲宇宙和星空的故事。他告诉孩子们,这个世界还有很多的奥秘,等待着我们去发现。
3、大胡子的绣花活
1974年出生的江晓山就是电子学团队的负责人。他只要不在工作岗位上,就绝对没有人想到他是一位科学家,而且是国内电子学研究领域的顶尖专家。因为他蓄着一下巴浓密的、像草原汉子一样的胡须。这把黑黝黝的大胡子成了他最令人难忘的标识,以致好多人都会忽略他高能所研究员这般荣耀的身份,而直呼:“高能所那个大胡子”。
大胡子江晓山和他率领的电子学组负责的是江门中微子电子学系统的设计、开发、生产和安装调试。这个系统是中微子在液体闪烁体中发生反应所产生的光信号被光电倍增管捕捉后的下一个重要环节,就是将捕捉到的光信号转化为电信号。然后几百万倍地放大。再通过电子学系统将这些电信号采集下来,送到计算机,形成海量的数据。因此整个电子学系统的核心就是模转数系统设计。
大亚湾中微子实验一启动,王贻芳和曹俊就特别重视电子学系统的建立。那时候,探测器离核反应堆近,信号强烈。其次规模小,只安装了2000个8英寸的光电倍增管。因此电子学的高精度根本无法和江门中微子实验的要求相提并论。然而,也正是大亚湾实验,给了高能所电子学团队绝好的锻炼。大胡子江晓山就是由此磨炼出来的。经过十多年的锻炼,以高能所为核心,国内众多高校和科研机构参与的江门中微子电子学团队成长了、成熟了。他们也有了在这个国际合作项目中实现电子学系统核心技术中国设计的底气和信心。
最初的分歧很激烈。在国际合作组内就有不少在电子学领域造诣深厚的团队和大神。很显然,他们对于这个项目的电子学系统的核心技术——快速模数转换器采用中国设计既不放心,也不甘心。于是,在最初的国际合作组会议上,高能所设计的电子学方案只是被列为后备方案。基础方案是由来自德国的科研团队提供的。
那几天,江晓山很失落,伙伴们也很憋屈。于是他便叫了组里几个年轻人跑到高能所旁边的胡同里喝了一顿酒,尽情吐槽了一番。喝酒的时候,江晓山就狠劲揪自己的胡子。他在心里暗暗和自己较劲:“要是自己的团队不能漂亮翻身,自己就将这把大胡子刮个精光。”
一顿酒之后,伙伴们又像打了鸡血一样。备选也要当作正选来做。他们将自己的方案重新摊开来,一丝一缕地挑错,一点一滴地完善。有时候他们审读着大伙呕心沥血制定的电子学方案,心里都情不自禁地佩服自己:“我们是跟了个大胡子,干的是绣花活。”
经过仔细推敲,大家都坚持认为国内方案要优于国外方案。于是信心更足了,所有人几乎将所有的时间砸在这件事情上,集中力量解决了一系列关键性的技术问题。比如高精度电路设计,密封方式的设计,安装过程的优化,可靠性的计算等。
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