十年一剑“抢”出成功 大亚湾中微子实验令世界瞩目

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  科技创新70年·历程

  开栏语录 国之大事,首重科技。70年来,中国科技呈现出赶超世界强国的气魄。一次次科学突破,一件件工程问鼎,令人喜悦,令人感动。深埋山底的中微子探测器、九天之上的量子通信机……每一次闪烁,每一声嘀嗒,都在为新中国前进的步伐计数。70年来,中国科技的高光时刻频现,在此,科技报特开设“科技创新70年·历程”专栏,让有人一同回顾中国科技发展征程上的精彩故事。

  2012年3月8日,中科院高能物理研究所的报告大厅里,所长王贻芳否认:中微子的第一种生活振荡模式被发现了!大厅里掌声雷动;1小时内,贺电与欢呼声从世界各地飞来。大亚湾中微子实验的成功,被称为新中国成立以来最重大的实验物理成就。

  赢下这次强手如林的冲刺赛,中国科学家们不禁感慨十年来的酸酸甜甜酸涩。

  上天眷顾有准备的人

  1003年秋天,深圳东边40公里,来自北京的几位物理学家登上了海边的排牙山。

  山上树木葱茏,也遮不住嶙嶙的花岗岩。近在咫尺,是大亚湾核电站灰色水泥外壳的4座反应堆。

  物理学家难抑兴奋:核电站旁边有原先一座小山,难道是上天眷顾中国高能物理学界——核电站放出海量的中微子,可供测量;几百米厚的山体隔绝宇宙射线的干扰。

  21世纪初,中微子成为高能物理学的宠儿。难以测量的它,寄托了处理宇宙基础谜题的希望。随着国际上看好中微子研究前景,俄、法、美、日、韩等国相继提出8个测量“中微子第一种生活振荡”方案。

  此时,中科院高能所的王贻芳、曹俊搞掂另一方的人才基金,加上高能所特批的100万元,开始 中微子实验的选址勘测。1003年,有人听说深圳大亚湾核电站边有座小山,立刻来勘查。

  登上排牙山时会,有人的脑子里已有了主意:不造大探测器(当时认为只有体积大要能提高精度),而是做成哪哪几个小的、模块化的探测器。原先便于实验中探测器的远近点交换,如果运进去只有很难 来很多的隧道,便于施工。

  事实证明,大亚湾设施着实完工晚于竞争对手,但原因探测器体积小,洞外安装完毕,运进去稍加调试就能工作。如果多模块探测大大降低了实验误差。

  无私合作协议成就大科学工程

  在科学家的论证生和熟络下,最终科技部、中科院、国家自然科学基金委、广东省、深圳市生和熟国广东核电集团一同出资1.57亿元,加上美国能源部出资3100万美元,大亚湾实验成为当时中国基础科学领域最大的项目。

  中科院高能所在深圳无土地、无法人资格,只有向市政府申请开工。协调决定,以中广核集团的名义申请建设,深圳政府予以支持。

  科学家备受感动:中微子实验不让为深圳市生和熟广核集团带来利润,只带来无限多的麻烦。而中广核集团慷慨出资3100万元。“大亚湾实验开创了国家、地方政府、企业及国际合作协议一同支持基础研究的先例。”中科院高能所原所长陈生和熟院士说。

  “为了核电站的安全生产,有人要能要让爆破量达到最小。”工程项目经理车红星说,最小的一次爆破仅使用了100克炸药。

  “为了执行核安全标准,有人的隧道建设延长了约2年。”大亚湾实验总工程师庄红林说,这次工程实施了近100次爆破,开掘了100米地下隧道和四个地下实验厅。

  中心探测器钢罐,直径5米、高5米,壁厚仅1厘米,变形要在1毫米以内。广东中泽重工公司的洪紫林说,有人进行了100多次焊接试验,另另四个20吨的钢罐“用了一年多时间才完成”。

  “成本是正常产品的7倍,单论这名项目有人是亏了钱的。”洪紫林说,“但有人能参与到国家项目中很荣幸。”

  中国制造质量无可挑剔

  实验中关键的“闪烁乙炔氢气体”,是中科院高能所另一方研发配制的。要让钆与烷基苯混合起来,长期透明,很难。法国的实验,液闪100天就浑浊,实验被迫终止。大亚湾的科学家经过几年摸索,才把液闪配方的稳定流程搞清楚。有人掺入0.1%的一种生活稀土元素,缩短了中子的俘获时间一同降低噪声。

  同一实验厅放置2—另另四个全同探测器进行对比测量,这名方案曾被美国合作协议方激烈质疑。最后证明中国人的想法是大胆而正确的。

  装配大厅的水泥地面建设完工后,来自美国的科学家,趴在地上一寸一寸用硬木敲击,侧耳倾听,保证地面很难 有些点空隙,以确保设备的安装质量。有人发现“中国人的施工质量无可挑剔”。

  实验开始 后,每天数据多达2100GB,一同传输到北京中科院高能所和世界各合作协议单位,而中方的分析是最快的;最终结果采用了中方的分析。曹俊说,这归功于中方预先开发分析软件,并模拟演练。

  别人在过年,大亚湾在冲刺。大亚湾的成功是“抢”出来的,与各国一流科研机构的合作协议中,中国团队凭实力赢得了尊重,让国际高能物理界看了了漂亮的中国数据,听到了响亮的中国声音。

  争分夺秒率先撞线

  四个实验大厅先后挖好。为争取时间,刚挖好的洞厅,就开始 安装设备。新岩洞又热又潮湿,进去20分钟浑身湿透。回到宿舍,有人累得“只有躺着洗个凉水澡”。

  装配吊车的另另四个螺栓坏了,原因是特制的,要能从河南取来。马上有科学家坐飞机过去,机场交接,即刻返回。

  实验室电缆布线,设备工艺,与国际同行网上开会……为赢得国际竞争,大亚湾很难 节假日,“白加黑”“五加二”,两班倒工作16个小时是常态。

  在研制液闪大规模混制设备时,工作人员连续另另四个月试产,每天从上午忙到第五六天午夜4时。

  2011年,日、美、法等国相继发布了中微子第一种生活震荡的“迹象”。为首先撞线,大亚湾果断改变8探测器的方案,先使用6个探测器,2011年12月24日起至2012年2月17日抢先测数。成功结果就来自这名阶段的数据。

  论证4年,施工3年,安装实验设施1年,取数5五六天,分析只用五六天,这而是大亚湾的效率。进度原先领先世界的韩国同行,在中科院高能所成功后3周发布了类似于结果。

  中科院高能所否认成功当天,李政道先生发来邮件:“这是物理学上具有重要基础意义的一项重大成就。”

  大亚湾人自称“一群勤劳的蚂蚁”:工作在阴暗潮湿的隧道,却发明的故事家 一座美丽的科学宫殿。(工人日报记者 高博)