岭南地下有“宝珠”

2023-05-26 09:36来源: 科技日报

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  坐上快速运转的轨道车,深入昏暗幽深的斜井。身旁的石壁上滴淌下点点水珠,眼前的车窗内浮现出闪烁明灯。五分钟后,轨道车终于到达了终点——一座深藏地下700米的“城”。而这“城”中最为宝贵的,是一台犹如宝珠般的巨大球形仪器——江门中微子实验装置。

  5月22日,岭南大地万木葱茏。记者跟随诺贝尔物理学奖得主、中国科学院外籍院士丁肇中,中国科学院院士白春礼等组成的院士专家团队,走近江门中微子实验装置,了解这座大科学装置建设的最新进展。

  花落江门非偶然

  中微子是构成物质世界最基本粒子中的一种,主要诞生于粒子物理或核物理过程。“中微子就好比研究天体和地球内部的探针,对于粒子物理、天体物理、宇宙学等学科研究具有重要作用。”斜井外,江门中微子实验总工程师马骁妍生动地介绍。

  中微子能以接近光速的速度运动,只参与非常微弱的弱相互作用,且具有极强的穿透性。因此,中微子的数量虽然非常多,却极难捕获。研究中微子,对装置的位置、技术和建设水平等有着很高的要求。

  “我们在大亚湾中微子实验中成功发现中微子的第三种振荡模式后,下一个目标就是测量中微子的质量顺序。”轨道车旁,中科院高能物理所所长、中国科学院院士王贻芳表示,“实验装置的建设正是为此目标而生。”

  核电站的运行是典型的核物理过程,会产生大量的中微子。广东省江门市毗邻阳江核电站和台山核电站,在中微子的密度和数量上具有极大的优势。经过详细的地质勘测,中微子实验装置最终选择落户江门。

  攻坚克难曙光现

  轨道车并不慢,可下斜井却用了超过五分钟。“江门中微子科学装置在地下700米深处,斜井轨道也有数千米长。”马骁妍解释道,“这是为了更好地减少宇宙射线对于实验的干扰。”

  走下轨道车,进入位于地下中心的实验厅,一台硕大的球体装置出现在眼前。“这正是中心探测器,江门中微子实验装置的核心之一。”马骁妍说。

  江门中微子实验装置由中心探测器、反符合探测器、水池等部分组成。马骁妍充满期待地描述着建成后的实验装置:“中心探测器的有机玻璃球内部将加满2万吨液体闪烁体(以下简称液闪),其洁净度要求极高,2万吨液闪中最多允许有0.008克灰尘总量,而外部将布满3.5万吨高纯水。整体看起来如同一颗水中的巨蛋。”

  目前,实验装置已完成地面建筑、地下建筑的斜井、竖井和地下实验大厅的建设。“江门中微子实验装置的土建工程已经基本完成,探测器的建设也已经完成了一大半,预计今年年底能基本完工。明年起,我们将开始灌装液体的工作。”站在巨大的中心探测器旁,王贻芳表示。

  大科学装置的建设本就困难,在地下700米深处进行建设更是难上加难。“不良地质条件曾是一个巨大的考验。”马骁妍表示,“但在不懈努力和广东省的鼎力支持下,实验装置研制面临的诸多关键技术难题均已攻克,我们还是一路顺利走到了今天。”

  助研促产裨益显

  返回地面的路上,研究人员激动地分享起他们取得的一系列成果——

  成功研制拥有完全自主知识产权、达到国际先进水平的大尺寸微通道板型光电倍增管;顺利完成高性能液闪的中试研究;完成35.4米直径有机玻璃球、40.1米直径的不锈钢网架等探测器关键部件的设计和研制,并实现了批量生产……

  参观之后,丁肇中高度评价了目前实验装置的建设成果。“目前建设所取得的进展,是难以想象的,是前所未见的。”他表示,“期望江门中微子实验室建设不断取得进步,在未来大获成功,为人类了解物质微观的基本结构和拓展对宇宙的认识作出贡献。”

  江门中微子实验装置作为我国第二代中微子实验装置,其建设对于多学科的基础研究有着重要的意义。“江门中微子实验装置能够很好地推动我国的基础研究。”王贻芳说,“在我看来,基础研究与人才培养密不可分,是人才培养的重要方案,其重要性无论怎么强调都不为过。”

  江门中微子实验装置的勘测、设计与建设,也是一个产学研广泛参与、共同进步的过程。“江门中微子实验装置等大科学装置的建设不仅促进了许多科学问题的解决,也带动了我国一批高新技术企业的发展。”白春礼说。(李诏宇)

[责任编辑: 蔡琳 ]
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