第A04版:时事
上一版3  4下一版  
“+”出无限可能 打造创新高地
全国夏粮收购超1亿吨
莫斯科纪念建城878周年
联邦政府大规模解雇试用期员工非法
微光志——江门地下中微子实验基地建设纪实(30)
      
 
 
版面导航  |    
上一期  
      
       
3上一篇  
2025 年 9 月 15 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(30)

尹继红 著

    “五朵金花”一朵一朵地开花了,结果了。

    新的研究成果也同样意味着新的挑战。

    中微子振荡的信号不仅体现在中微子个数的减少上,也体现在所测中微子能谱的变形上。因此他们一直以来都高度关注所测到的中微子能谱。2016年,他们首次精确测量了反应堆中微子能谱,发现了一个问题:与原来所建立的反应堆中微子能谱理论模型存在偏差。这些偏差是初始的还是飞行中振荡所致呢?要更准确地把握江门中微子探测器所探测到的中微子数据,就需要其最原始的结构数据。曹俊组织占亮、温良剑等团队成员经过反复论证,深深感觉到,需要在江门中微子实验基础上再增设一个近点实验。只有这样,江门中微子实验的物理分析才更精准、更充分。这大概就是科学家所需要的工匠精神吧。

    于是,在2019年江门中微子国际合作组会议上,曹俊正式发起了台山中微子实验的课题。这一全新话题立即引起了大家的热烈关注。作为中微子研究学者,所有人都敏锐意识到,这一调整其实预示着中微子研究有了许多新的可能。这正是科学研究的魅力。会议结束后,曹俊立即着手组织台山中微子实验的概念设计。当时也有人提议,复制一个小号的大亚湾中微子探测器就可以了,既简单又省事。可曹俊不同意。他和王贻芳一样,最不愿意干的就是复制粘贴。譬如台山中微子实验所使用的低温液体闪烁体就是经过了厂家组织的科学攻关、反复实验。台山中微子实验所使用的硅光电倍增器和江门中微子实验所使用的光电倍增管完全不同。有机玻璃球倒是依然由汤臣科技生产,但是由于大小、厚度不同,也需要技术团队专门的攻关测试。台山中微子探测器的核心容器不是大水泥池子,而是一只大钢罐。2020年5月,他们完成了台山中微子的设计方案。

    负责网壳的何伟又接受了新的任务:担任台山中微子探测器总工程师,开始组织各部分的技术落地工作。何伟也没想到,不锈钢网壳的任务还没完成,又一个大任务落在了自己头上。领导真是待自己不薄啊,他苦笑了一下,又踏上了新征途。在干江门中微子实验项目前,何伟一直在东莞散裂中子源项目。散裂中子源项目完成后,就来到东南网架和打石山下。算起来这些年在家待的时间真没几天。这回台山中微子的项目接下来,又得到处跑了。按照设计,现场安装的时间倒不会太长,顶多半年左右。但是,要生产出符合设计要求的各种零配件,就必须一间厂一间厂去跑了。回家和老婆孩子团聚更成了一种奢望。

    打石山下的不锈钢网壳安装结束了,一个无与伦比的完美工程。何伟希望台山中微子实验的安装也是一个完美工程。2024年下半年,他开始驾驶着他的红色“雪佛兰”频繁地往台山核电基地跑。是的,在打石山下工作的科研人员中,何伟是为数不多的拥有“专车”的人之一。在东莞散裂中子源项目工作时,何伟就意识到,在这不是待一两天的事。于是他花几万块钱买了辆二手的两厢“雪佛兰”,一跑就是七八年。他将这辆车从东莞开到了江门。他不在江门的时候,就将车钥匙挂在宿舍,同事们谁要用车就自己去取钥匙。

    现在李依宸和何伟每天都开着这辆“雪佛兰”沿着风光旖旎的赤溪滨海大道,出入台山核电基地。他们每天出入都要经过五道门岗检查。他们现在都必须穿戴核基地的劳保衣帽。李依宸穿戴起来像个刚毕业的车间技术员。何伟则像个干修理的老工人师傅。

    台山中微子实验室就在台山核电基地二号反应堆一侧的地下三层一个将近500平方米的空间里。他们为探测器确定的位置距离反应堆堆心只有40米。而大亚湾中微子实验的时候,探测器离反应堆有两三公里。这回真是够近的了,他们做过精确计算,尽管台山中微子探测器的规模比江门中微子探测器要小得多,但因为距离反应堆近,因此同时间它所捕捉的中微子数量是江门中微子探测器的20倍。

    现场安装都很顺利。只有大钢罐运到地下时遇到了麻烦:太大,运不进去。这只大钢罐将来是用来密封有机玻璃球的。这是高能所做别的项目时留下来的,一直没舍得扔。这回台山中微子项目正好用得上,于是费老大劲从北京运了过来。没法子,只得小心翼翼地将钢罐锯成两段。搬进实验室后,又重新焊接起来。就这一个钢罐,折腾了10多天。

    打石山下的有机玻璃球开始灌注了,这项灌注了他们满腔热情和梦想的工程进入建设尾声了。何伟和李依宸的压力也越来越大了。电子学的连接、液闪的灌注、低温系统的调试……事情还真不少。可一天一天干下来,江门中微子的这个“台山伴侣”也很快就能盛装登台了。

    无垠的大海上,浪花层层叠叠地翻涌,海鸥起起落落地翱翔。科学啊,你便是这永恒的潮汐后面的伟大力量。

    第七章 清澈的爱

    1、像极了爱情

    这件事情记录到这里,需要再一次描述一下我们的主角——深藏于江门开平金鸡镇打石山地下700米的中微子探测器。在这个足有大半个足球场面积的地下大厅里,有一个用特种水泥修建的44米深,至少30年内不会出现一丝裂缝的巨大的水泥池子。水泥池子将来会盛满3.5万吨的超纯水。超纯水中完全淹没着一个不锈钢的球状网壳。在这个直径41米的不锈钢网壳中,包裹着的是一只直径为35.4米的有机玻璃球。而在网壳和有机玻璃球之间的间隙内,密密地装着2万只20英寸、2.5万只3英寸的光电倍增管。而有机玻璃球中,将装满2万吨液体闪烁体。而当这一切装置完成后,这个水泥池子将被盖上盖子,彻底封闭在黑暗中。于是这个从设想到启动到竣工,王贻芳他们整整花了17年构建的一个属于中微子的浪漫世界终于到了静待花开的时候。

    这是一个被黑暗完全封锁的世界,但这个世界的黑暗只是在人类视觉光谱意义上的黑暗,却是中微子——这神奇幽灵的美丽风景。在这个黑暗的世界里,来自核反应堆的大量中微子穿过液体闪烁体时,中微子与液体闪烁体的质子发生核反应,发出极其微弱的闪烁光,会被探测器外围的光电倍增管探测到,从而捕捉到中微子的信号。物理学家们就依靠测量捕捉到的大量中微子的能量,测定中微子振荡性质以及质量顺序。他们希望这个“大量”是10万个。他们估计这个时间大概是6年。

    “也许还不止核中微子,我们还将在这里捕捉超新星中微子、地球中微子、太阳中微子的瞬息光华。”高能所副所长曹俊对这个地底世界有着更多的猜想。

    “这个过程像极了爱情。”这几年一直猫在打石山下的液闪纯化及处理间的方建喜欢这样描述:“在茫茫的人海中,一分一秒滴滴答答中,我在等着,你在找着。穿过茫茫人海,相逢只是一刹那,便有了融合,有了灿烂,有了光华。”

    方健在描述这一幕时,眼睛里也泛着光。也许他觉得自己和同事们是在为这场爱情搭建一座纯净清澈的神圣殿堂。

    科学家们偶尔也会有特别浪漫的遐想,但是更多的时候,他们是依靠计算和分析来构筑其所追求的世界。譬如,液闪纯化工作就需要无比精确的计算和分析。

    装满在有机玻璃球里的液体闪烁体是捕捉中微子的介质。中微子进入探测器后,和液体闪烁体发生作用,被“俘获”时产生的闪烁光本身就很弱。如果液闪不够透明,衰减长度比较短,闪烁光将在传输过程中变得更弱,更难被光电倍增管探测到。

    事实上,在王贻芳和曹俊的眼中,液闪纯化是江门中微子中心探测器的三大难题(光电倍增管、大型有机玻璃球、液闪纯化)之一。科学的标准普通人难以理解,简单通俗的说法就是中微子所畅游的这个球形泳池里的水越清澈越好,越纯净越好,杂质越少越好,自身所含有的放射性信号越少越好。他们有个标准称为放射性本底为10的负17次方。这个标准无法用语言来描述,只能说这是目前人类技术的极限。而我们日常都市生活所测量到的人工放射性本底值大约为10的负4—6次方。通过这两个数值的对比,我们似乎可以理解江门中微子项目的液体闪烁体所追求的纯净程度。或者更形象一点,就是他们要求的液体闪烁体所含的杂质只能是普通饮用水的百亿分之一。江门中微子探测器2万吨液闪中最多允许有0.008克灰尘总量。

    理论分析可行,但是不放心。实验配方检测可行,依然不放心。2017年,王贻芳、曹俊和大家商量,决定让大亚湾的四个探测器中的一个探测器退出实验,专门来做江门中微子实验的液闪预研。他们在容量20吨的探测器里寻找江门实验的最佳液闪配方,然后进行纯化实验,来验证放射性和透明度能不能达到江门实验的要求,通过一两年的实验及理论计算确定了最优配方。那些日子,胡涛一有空就往大亚湾跑。他相信,只要睁大眼睛,就会有发现。

    本书由花城出版社出版,江门区域实体书销售由江门日报社代理联系人:李女士

    联系电话:13902889271

3上一篇  
 
 
Copyright©2003-2006 jmnews.com.cn, JiangMen Daily Press. All Rights Reserved.
江门日报社主办 江门新闻网版权所有 未经授权许可不得复制或转载
网络新闻编辑部制作及维护 联系电话:86-0750-3502626
粤ICP备05079094号 经营许可证编号:粤B2-20050439