坐上軌道車,沿著1300米的斜井隧道,駛?cè)胛挥诘叵?00米的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)施工現(xiàn)場,對于記者來說,是一次“地底探險(xiǎn)”,但對中國科學(xué)院高能物理所的科學(xué)家和施工人員來說,卻是每天的“通勤方式”。
這個(gè)地處江門開平市打石山地下700米的實(shí)驗(yàn)室——江門中微子實(shí)驗(yàn)室,建成后將是世界最前沿的高能物理實(shí)驗(yàn)裝置。工程在2015年開工建設(shè),預(yù)計(jì)今年底開始運(yùn)行取數(shù)。
中微子是構(gòu)成物質(zhì)世界最基本粒子中的一種,主要誕生于粒子物理或核物理過程。它能穿巖破壁,以光速直飛,幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),有“幽靈粒子”之稱,極難捕捉。要讓它“現(xiàn)身”,必須用高精度探測器,在中微子流量大的地方測量。而核電站的運(yùn)行會產(chǎn)生大量的中微子,江門開平市毗鄰陽江核電站和臺山核電站,在測量中微子的密度和數(shù)量上具有極大優(yōu)勢。
2月初,記者來到江門中微子實(shí)驗(yàn)室,穿上白色防護(hù)服、戴上藍(lán)色安全帽走入恒溫21℃的實(shí)驗(yàn)大廳,發(fā)現(xiàn)主探測體已經(jīng)初具雛形。江蘇湯臣新材料科技有限公司總工程師、江門中微子實(shí)驗(yàn)室有機(jī)玻璃安裝項(xiàng)目經(jīng)理張高峰介紹,現(xiàn)場50多名工人正在進(jìn)行有機(jī)玻璃球的安裝。走進(jìn)直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼、直徑35.4米的有機(jī)玻璃球,仿佛置身于科幻大片中。
未來,球體內(nèi)部將注入2萬噸的液體閃爍體,而整個(gè)探測器將浸泡在位于地下實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)44米深的水池中央,被3.5萬噸超純水包裹,就像一個(gè)泡在水桶里的“大西瓜”。
中國科學(xué)院高能物理研究所高級工程師錢小輝介紹,目前,中心探測器安裝進(jìn)度已超過70%。安裝中心探測器的同時(shí),科學(xué)家還在同步進(jìn)行液閃混制與純化設(shè)備、反符合探測器等安裝調(diào)試。春節(jié)將近,科研人員和建設(shè)者仍堅(jiān)守一線,各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置正在緊鑼密鼓地建設(shè)中。
為什么要將這個(gè)龐然大物建在地底?錢小輝對記者說,由于地面上有很強(qiáng)的宇宙射線,會干擾對中微子的探測。山體和巖層就相當(dāng)于過濾器,可將宇宙射線的強(qiáng)度大幅降低,科學(xué)家可以探測得到純凈的中微子信號。
中國科學(xué)院高能物理研究所副研究員王志民在江門中微子實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)工作9個(gè)年頭了。他目前主要工作于深地下實(shí)驗(yàn)相關(guān)領(lǐng)域,包括宇宙線、中微子物理、暗物質(zhì)相關(guān)的探測與研究。王志民博士畢業(yè)后就加入了大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn),之后“轉(zhuǎn)戰(zhàn)”江門,參與中微子實(shí)驗(yàn)的預(yù)研、測試與建設(shè)工作。
記者見到王志民時(shí),他正在地下的液體閃爍體廳內(nèi)進(jìn)行多項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析。他所做的工作是為了實(shí)現(xiàn)液體閃爍體的進(jìn)一步純化,以達(dá)到中微子實(shí)驗(yàn)對液體閃爍體天然放射性的要求。
液體閃爍體的潔凈度要求極高,整個(gè)探測器需要注入2萬噸的液體閃爍體,其中最多允許有0.008克灰塵總量,王志民和團(tuán)隊(duì)的工作就是要一批批制造出達(dá)到要求的液體閃爍體。
王志民稱,按照工作進(jìn)度,團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在春節(jié)前完成探測器的灌裝。但科研工作往往存在很大的不確定性,常常遇到各種各樣的問題,所以要邊解決問題、邊往前推進(jìn),實(shí)際的工作進(jìn)度可能會稍微慢一點(diǎn)。
在液體閃爍體廳內(nèi)的顯示器上,相關(guān)數(shù)據(jù)不斷更新,“通過數(shù)據(jù),液體閃爍體的性能和特征可以進(jìn)一步分析出來,我們需要對各種數(shù)據(jù)及時(shí)整理,看看有沒有問題?!蓖踔久裾f,“到目前為止,監(jiān)測的數(shù)據(jù)和預(yù)想基本符合,希望我們在春節(jié)后開組會時(shí)能有一個(gè)初步的結(jié)果,這樣就能和其他科學(xué)家開展進(jìn)一步的討論?!贝汗?jié)期間,實(shí)驗(yàn)室預(yù)計(jì)有近百人值守科研、建設(shè)崗位。
研制探測器的9年中,諸多關(guān)鍵技術(shù)難題被錢小輝、王志民等科技工作者攻克。他們成功研制了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國際先進(jìn)水平的大尺寸微通道板型光電倍增管,打破了國際壟斷;研制了國際上最高性能液體閃爍體的批量制備系統(tǒng),順利完成高性能液體閃爍體的中試研究;完成了有機(jī)玻璃球、不銹鋼網(wǎng)架等探測器關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)、研制,并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)……
探測器建成后,水池將封蓋,探測器將在“不見天日”的情況下運(yùn)行。屆時(shí),這個(gè)中微子探測器將成為世界上能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測器。
?。ㄓ浾?nbsp;張笛揚(yáng) 董有逸 賀達(dá)源 董天健 統(tǒng)籌 徐勉 張志超)