地下700米的孤勇者

2022-12-26 17:57
青年文摘(彩版) 2022年22期
关键词:中微子玻璃球江门

有机玻璃球安装升降平台(仰视图)

“大桶”里的现状

在钢架上工作的工人

讲普通话的人又来了,一群小年轻。老板笑盈盈地把几碗云吞放到他们面前。

小年轻们叽叽喳喳地聊着天。他们说的话,老板听不明白。

在这个少有外来人的地方,当地人心照不宣,讲普通话的基本都是“从中微子来的”,他们在打石山底下挖了个几百米的深洞,说是要研究一种叫“中微子”的东西。

山底的洞那是硕士生李晞闻唯一一次下山吃饭。她来了一个多月,除了那次聚餐,其他时间都待在工程现场。她在中国科学院高能物理研究所(以下简称“高能所”)读研究生,她来到这里,是为了和她的老师、同学一起,推动一个雄心勃勃的计划——在地下700米安装巨型有机玻璃球。

每天,她坐着轰隆隆的矿车穿过1267米的斜井,再步行穿过一段闷热阴湿的斜坡。快则20分钟,慢则半小时。一趟下来,身上的汗黏糊糊的。

到地势平缓的时候,她会穿好鞋套,换好洁净服,戴好发罩,去风淋室吹掉身上的灰尘。从风淋室出来,就进入了石洞。这是目前国内跨度最大的地下人工石洞,里面有个巨大的圆柱形水池,内壁用黑色材料覆盖,像个被涂黑的“大桶”,桶宽43.5米,深44米。

“大桶”里已经有一个巨大的不锈钢球,那是整个装置的“骨架”,直径35.4米的有机玻璃球将被支撑在里面。

玻璃球不久前才刚开始安装。由于隧道截面有限,玻璃球不能装好后再运进洞里,所以他们把大玻璃球分成23层、265块,第一层3块,第二层4块,最多的一层有15块,从上往下装。

“大桶”中心有一座云台,相当于工作台,在38米的高度,可以升降和延展。深吸一口气,李晞闻手脚并用地攀着近乎垂直的梯架向上爬。

台上,有机玻璃球的头两层已经拼好,球面和钢架之间靠金属杆连接。云台是李晞闻的“战场”,对手是看不见也摸不着的“力”。她要调节金属杆的长短,让球面受力均匀,只有这样,玻璃球才能端正、安稳地“坐”到钢球的正中央。

“战”了一个多月,进度缓慢,各种意想不到的问题时常出现。在名叫“马总和她的小弟们”的微信群里,李晞闻经常要向马总汇报工作进度和问题。

“马总”名叫马骁妍,是高能所高级工程师、江门中微子实验的总工程师。有机玻璃安装进度慢,大家虽有点着急但不慌张,因为马总事先就跟中科院院士、江门中微子实验首席科学家王贻芳约法三章:“装头两层玻璃的时候,你千万别催我进度,我们先把头两层装好,后面的进度我给你追回来。”王贻芳很信任她,真就一次都没催过。

等有机玻璃球成型后,通过玻璃球顶端留下的“烟囱”,科学家会给玻璃球灌满20000吨可以让中微子“闪烁”的液体,并在玻璃球外的“大桶”里灌满35000吨超纯净水,用来屏蔽宇宙线引起的假中微子信号。

马骁妍说,中微子穿过球体时,会有一定的概率和液体里密布的氢核发生反应。每一次反应产生一个正电子和一个中子,正电子随即湮灭释放出一个快信号,中子则在反复碰撞后被其他氢核吸收并释放出一个慢信号,一前一后两次闪烁,就暴露了中微子的行踪。

有一次,一位20多岁的货车司机突然问马骁妍“中微子到底是啥东西”,马骁妍歪着头想了半天,最后耸着肩说“我也不知道”。

马骁妍的脑子里其实闪过了很多答案,比方说,中微子是一种暗物质粒子,有质量,也是自然界最基本的粒子之一,或者说中微子是12种构成物质世界的基本粒子中的3种。但思来想去,这些回答似乎只会让小伙子更加困惑。

较劲的人

在“大桶”里,科学家怕灰,因为灰会干扰实验观测结果。按计划,有机玻璃球要装满20000吨化学液体,液体里的灰尘量不能超过0.008克。

为了让“大桶”尽可能干净,马骁妍常要请工人给“桶”顶除灰。“要一点点把灰吸走。”几个大男人听完点点头,转身就去爬钢架。等马骁妍忙完手头别的事情抬头一看,大汉正举着抹布卖力地撣棚顶上的灰。“不行啊,得‘吸才行,你这样擦,灰还在桶里。”马骁妍说。“干净了不就行了吗?”工人没办法理解,觉得科学家“很烦”。“你理解的干净跟我们要求的干净不是一个概念。”马骁妍很无奈。反复几次后,马骁妍口干舌燥,大汉也被磨得没了耐心,但最后还是得重新爬上去吸灰。

科学家也处处跟自己较劲。装置中有一种20英寸的光电倍增管,相当于实验的“眼睛”,共有20000支,要装在钢球架上,直冲玻璃球,“盯紧”里面发出的光信号。为了让“眼睛”尽可能无死区,他们要求光电倍增管防护罩之间只能有3毫米的间距。

挖隧道的时候,高能所研究员李小男带着工人,照着设备尺寸可丁可卯地挖。

科学家的苛刻和较劲,旁人难以理解。当他们死磕玻璃球的受力问题时,有人说“玻璃球做厚点不行吗”。当他们死磕光电倍增管相关技术问题时,有人说“买国外的不行吗”。当他们死磕隧道尺寸时,又有人说“挖大一点不行吗”。

“钱呢?”马骁妍和王贻芳都会这样反问。目前,美国、日本等国家都在建中微子实验,江门中微子实验的花费只有美国的七分之一、日本的一半不到。

“先进”和“省钱”都是他们必须考虑的问题。这个装置有两个目标:一个是测中微子的质量顺序,目前科学家已经知道了3种中微子的相对质量,谁能测出一种中微子的质量,谁就将成为最先揭开中微子奥秘的人;另一个就是要推进我国尖端技术发展,使光电倍增管、有机玻璃、传感器等技术和工业制造领域冲到国际先进水平。

实验的设计寿命是30年。等到2024年2月装置建成后,“大桶”将被彻底封顶,一粒光子都进不去。下一次开启,要等到30年后甚至更久。这30年里,装置没有给维修留下任何可能。

作为项目的提出者,王贻芳预见到各种风险,因此对自己、对别人,都更加苛刻。“如果不想承担风险,那在家睡觉最好。”王贻芳说。

地下的“星空”

王贻芳在北京的办公室里挂着一幅画,名叫“砸个正”,画的是苹果树下被砸的牛顿。大亚湾中微子实验取得重大发现后,他的朋友、画家黄永玉先生把这幅画送给了他。黄先生曾在一次演讲中说:“牛顿头顶上掉下的苹果和任何一个苹果都是一样的,不一样的是牛顿那个头颅。”

最近,99岁高龄的黄永玉又画了一幅名为“今夜”的画,深蓝色的星空占了半幅。他说:“人应该拥有如今夜之权利,过宁馨如今夜之日子。”

在江门中微子实验,王贻芳等科学家在地下700米的地方,也找到了一片特殊的星空和独有的宁馨。

孟德尔//摘自2022年8月25日《中国科学报》,本刊有删节/

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