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微光志——江门地下中微子实验基地建设纪实(40)
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2025 年 10 月 14 日 星期 放大 缩小 默认        

微光志——江门地下中微子实验基地建设纪实(40)

    尹继红 著

    他们开始对国际上高能物理领域的框架软件和应用软件进行全面梳理,再根据江门中微子实验要求进行深度分析。李卫东倡议在国际范围内成立了一个“江门中微子软件研究小组”,聚集国内外一批高能物理计算专家,他担任召集人。每周通过电话会议进行研讨交流,深度剖析设计中遇到的问题,进行各种各样的专题论证。每次电话会议都聊得热火朝天、无休无止。原本困扰大家的许多难题在集体攻关中一个接一个被攻克,开发思路日渐清晰和完善。李卫东常常紧锁的眉头日渐舒展了,也开始能够睡踏实觉了。作为一位从欧洲回来的软件专家,他比任何人都知道,在这个领域太缺乏中国人的声音了。他深深地相信,江门中微子实验的软件设计会是飘向世界的音符。

    同事们聊得热火朝天的时候,邓子艳一般很少插话。她只是在旁边很认真地听着,偶尔抿着嘴淡淡一笑。她是那种典型的学霸型女生。本科在清华大学读的,博士及博士后都是在高能所完成的。在高能所读博的学生是幸福的,因为他们在读期间就能够直接参与一些重大项目。邓子艳就是如此。从北京正负电子对撞机到大亚湾中微子实验,再到江门中微子实验,她都参与了离线软件的设计和开发。在不间断的工作中,她也从学生变成了导师,从姑娘变成了母亲。

    2012年3月8日,大亚湾中微子实验完成了它最重要的科学使命:发现中微子第三种振荡模式。邓子艳立即敏感地意识到,李卫东老师掉头发的日子又要开始了,而自己也就更忙了。果然,没多久,江门中微子实验软件开发设计工作全面启动。邓子艳的核心任务是带领工作团队完成探测器模拟软件的设计和开发。那一年,邓子艳32岁,有一个3岁的女儿。有时候看着淘气的女儿,邓子艳就会想,自己追踪了十多年的中微子呀,真的就像一个个淘气的孩子,跑着跑着,就藏起来了。跑着跑着,就变身了……

    如果说整个江门中微子实验的核心是探测器,那么探测器设计和建设的基本依据就是其模拟软件。这套模拟软件基于SNiPER和GEANT4,它需要提供探测器几何和材料、物理相互作用、模拟真实信息以及事例数据的高效管理,形成完整模拟流程。32岁的女科学家、年轻的母亲邓子艳就在高能所一间狭小的办公室里,开始了自己在冰冷的计算机上没日没夜的“舞蹈”,在那些枯燥而迷人的数字长廊里不见尽头地穿行。这是一个无人共舞的世界。这是一次难料凶险的跋涉。瘦小的、孱弱的邓子艳在那个时候要用她纤细的胳膊拉动一个藏着宇宙奥秘的风箱。星光在寂静的夜空里闪烁,女儿在美丽的梦里呓语,邓子艳在数字的峰峦间攀爬。她有时会看看星空,有时会看看女儿,有时会微微地笑着,有时只想流眼泪。

    邓子艳团队开发的探测器模拟软件获得的大量数据有力地支持了江门中微子中心探测器的设计和优化。这让衡月昆领衔的探测器设计团队的同事们工作很有底气,也很有效率。王贻芳和曹俊都给邓子艳点赞。李卫东也特别自豪。因为邓子艳进入高能所工作开始,就是他的手下,也算他的半个学生。但是,邓子艳却明白,探测器模拟软件的开发眼下只是迈出了第一步。随着项目的推进,这套模拟软件的使命也会发生变化,也需要不断完善。自己未来半辈子,甚至一辈子都将与之共舞。

    探测器模拟软件的开发是计算机软件团队的第一份漂亮答卷。但是,整个离线数据处理软件的开发和设计则是一个更宏大的工程。他们需要开发和设计用户自定义行为的软件模块,方便用户通过程序获取、输出和分析模拟过程中的真实信息。同时,江门中微子实验国际合作组成员需要共享实验数据,李卫东团队也需要从零开始设计开发出新的传输工具,使其很好地与实验的数据管理系统结合。于是,李卫东组织起来的这个“江门中微子软件研究小组”进入了全员鏖战时期。这些软件高手分布在世界各地的高校、研究机构。他们中很多甚至互不相识,也不知道打石山在哪个地方。但是,他们是一支真正来则能战的“特攻队”,“追光逐诺”的梦想让他们同频共振。

    瘦瘦高高、文质彬彬的中山大学物理学院教授尤郑昀就是这支“特攻队”中的一员。他是中山大学参与江门中微子实验项目的61名科研人员中的一员。他有着10年之久的国外研学经历,在世界著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室工作了5年。此外还先后在美国费米国家加速器实验室、布鲁克海汶国家实验室、瑞士保罗谢尔研究所、日本理化学研究所进行研学访问。他是中山大学物理系学生们心目中的帅哥教授。同学们都知道尤教授讲课“好犀利”。却不知道,尤教授走下讲台,坐在计算机之前夜以继日做的事情更“犀利”。之前,尤郑昀就和李卫东一起参与了北京正负电子对撞机和大亚湾中微子实验的软件开发。在李卫东的心中,年轻的尤教授是一个特别靠谱的人,话不多,活特好。在江门中微子实验项目中,尤郑昀是软件系统中一个子系统的负责人。参与这个项目,让尤郑昀感到了从未有过的压力。因为在他的理解中,江门中微子实验项目最耀眼的光彩除了最后的物理发现,还有整个研发过程中的“中国创造”。在这个项目里所有中国科学家心中,这毫无疑问都是沉甸甸的认知。于是,在中山大学那座红砖绿瓦的“十友楼”里,尤郑昀开始了一次漫长、不分昼夜的跋涉。

    和尤郑昀一样,在江门中微子的软件世界里一路跋涉的还有英国人西门。说起西门,李卫东就压抑不住脸上的小得意。他记得自己在欧洲的时候,会常常遇到搞软件的外国人瞧不起中国人的情景。但是现在,英国人西门,这位老外中的顶尖软件高手主动加入了中国人的团队——西门目前已经正式调入高能物理研究所工作。已经年过半百、满头银发的西门本科和博士都毕业于牛津大学,毕业后即进入了欧洲核子中心工作,成为了粒子物理和探测器模拟软件开发的专家。受王贻芳邀请,他于2005年加入了大亚湾中微子项目。那时他是代表台湾大学。而这一次,他代表的是中国科学院高能物理研究所。而他在江门中微子项目中的主要工作就是和邓子艳搭档,采用GPU方式加速模拟过程,将探测器模拟软件的开发设计不断推进到新的高度。西门显然很得意自己现在的工作。他享受的,是参与一套世界顶级规模探测器模拟软件的开发工作。他坚信自己参与设计的这个软件是一件里程碑式的作品。他向别人介绍自己参与的这个作品时神情飞扬。他也很满意现在自己在北京的生活,有那么多诱人的美食。玉泉西街的胡同里有一间川菜馆,那里有他最爱吃的回锅肉。

    整整十二年了,几千个日日夜夜,李卫东相信软件组已经准备好了。但是,他说,取数的日子越近,自己心里还是越紧张。

    5、我是捕手,我已就位!

    2011年的7月8日,深圳大亚湾中微子基地一间简朴的办公室里。一个头发蓬乱的年轻人坐在电脑前,眼睛紧盯着屏幕上不停滚动的数据,全身肌肉紧绷着,手臂在桌面上压出了一滩滩汗渍。他的身旁,曹俊也睁大眼睛紧盯着屏幕。他的额头也淌下细密的汗珠。

    这天,这个叫温良剑的年轻人在电脑前坐了一整天。他的导师曹俊在他旁边坐了一整天。这一天,深圳大亚湾中微子实验室第一个探测器开始调试运行。数据开始源源不断涌现。

    温良剑很早就摩拳擦掌,所有分析代码都准备好了,就等数据。

    但是这一天,他们很沮丧。所有的人眼睛也不敢眨一下:“但是,我们根本看不到中微子。”温良剑茫然地看着导师,他的导师茫然地望着天花板。

    尝试过各种办法后仍未成功,曹俊只好先回办公室。刚坐下,温良剑就来了。他红着眼睛告诉曹俊:美国加州理工大学的一个博士后在大量假信号中找到了中微子信号。

    “我们失去了这个第一。”曹俊很清楚这种志在必得却最终失之交臂的心情。温良剑则整整一个星期不想说话。受到这次打击后,本来就勤奋的温良剑变得更加拼命。随后工会组织外出,全中微子组只有他不去;全室聚餐,他也不肯去,说:“去了,一天又没了。”大家都知道,温良剑心里憋着一股气。

    这样废寝忘食地工作了两个多月,温良剑终于找到那些假信号的来源,发现了它们的特征,并开发出了干净去除它们的分析工具。此后,这一分析工具被广泛推广——无论谁分析大亚湾数据,采用这个工具去除假信号都是必不可少的第一步。

    在接下来的工作中,温良剑始终冲在最前面,率先发现问题,率先解决问题,提出了多个有创意的新方法,遥遥领先于合作组内的其他分析小组。他的分析结果最终被发现中微子新的振荡模式的论文所采用。

    半年多后,中国物理分析团队率先发布了大亚湾中微子实验的成果——中微子第三种振荡模式。曹俊因此获得亚太物理学会“杨振宁奖”。温良剑获得了2016年度国际纯粹与应用物理联合会青年科学家奖。这是该奖第一次颁给大陆粒子物理学家。 

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