洞口弥漫着浓重的雾气,走进浓雾,热浪夹杂水汽扑面而来,幽长的隧道如同一个大蒸笼,滞重的湿气闷蒸着人的皮肤,阳光很快就被屏蔽到身后,乘着小过山车一样的轨道缆车通向地底深处,终于,我们来到了中国科学家在地下700米建设的捕捉“宇宙幽灵粒子”的实验基地。
▲施工中的地下交通廊道。中国科学院高能所供图
在广东江门的山体深处,有一个巨大的液体闪烁体探测器。它位于地下实验大厅内44米深的水池中央,直径41.1米的不锈钢网壳是探测器的主支撑结构,承载35.4米直径的有机玻璃球、两万吨液体闪烁体、两万只20英寸光电倍增管、两万五千只3英寸光电倍增管、前端电子学、电缆、防磁线圈、隔光板等诸多探测器部件——这是全球最先进的中微子探测装置“江门实验”的核心构造。
然而,这些炫酷的科研仪器和实验设施背后,并不简单。为了屏蔽宇宙射线和光干扰,实验需在地下700米展开,可条件艰苦都不算什么,高精尖设备从哪来?低本底怎么做?工程建设怎么实施?这些都是科研人员必须解决的问题。
高能物理实验需要配备高精尖设备。日本滨松公司垄断了探测器的核心器件“高品质20英寸光电倍增管”。全球只有日本这一个厂家可以生产,价格极其昂贵,是制约实验进度的一个重要因素,而即便是日本生产的探测器,也满足不了江门实验的要求。那段时间,江门中微子实验首席科学家王贻芳院士带着他的学生钱森跑国内生产商,工厂老总听完他们的设计构想就笑了,让他们回去:“创新这种事,你们科学家想想就行,现实里行不通的”。但物理实验要做,探测设备要有,它要满足精度,还要便宜,工厂做不了,那么就自主研发。钱森承担起了这一研究,他潜心研究关键技术。“在没有人知道答案的地方,他愿意留下来。”王贻芳给钱森某次申请评奖的推荐信中这样写道。
经过十年时间,实验组研发出了国际一流的光电倍增管。“高能物理是一个长期投入,你必须把自己当作一个螺丝钉,钉在大厦的基础上面,这个大厦才能建得非常高。它没有个人英雄主义,只有团队精神。”钱森说。
开平中微子研究中心主任李小男负责江门实验的工程建设,工程建设是个“接地气”的工作,他花费大量的精力都在思考挖隧道的时候地下水漏了怎么办,铺好的线缆怎么避免被蚂蚁和老鼠咬断。李小男在一次采访中告诉记者:“我也可以跟你聊物理,但我现在的工作主要是一个工头”。在庞大的宇宙级的科学发现叙事面前,要想做出科研成果,也必须脚踏实地地关注每一个细节,可能是选水泥,可能是拧螺丝。2025年广东省十四届人大三次会议“代表通道”中,李小男答记者问时说道:“推进中国式现代化,发展新质生产力,科学创新是必经之路,基础研究是科技创新的基石。”
为什么要做基础科研?
“对于所有的技术发明和科学成果,最先发现的人有一定的优势。如果只是享受别人的成果,那么别人会看不起你,会抢夺你的财富。你掌握了最前沿的知识,自然就会有最前沿的技术,有了最前沿的技术,剩下的东西自然都会有的。”这是王贻芳给出的答案。
2011年,由王贻芳领导的中国大亚湾实验,就在全球物理竞赛中拔得头筹,率先测得中微子震荡的第三种模式的关键数据。这一发现被《科学》杂志评为“中国历史上最重要的物理学发现”。
▲建好的斜井隧道。中国科学院高能所供图
随着大亚湾实验2020年退役,更艰巨的任务落在江门实验:测定中微子质量顺序。江门中微子实验是中国最重要的基础科学实验之一,是中国向浩瀚宇宙发出的又一次天问。了解更多中微子的奥秘,可能就能让我们在探索茫茫宇宙的万里征途中,迈出这郑重而坚实的一小步。
2024年12月,江门中微子实验液体灌注启动。
从大亚湾到江门,中国中微子研究实现了从追赶到领跑的跨越。在探索宇宙终极答案的征途上,每个微小的突破都是文明进步的基石。
来源:中国科普网
作者:苏瑜