
有機玻璃球安裝升降平臺(仰視圖)

“大桶”里的現狀

在鋼架上工作的工人
講普通話的人又來了,一群小年輕。老板笑盈盈地把幾碗云吞放到他們面前。
小年輕們嘰嘰喳喳地聊著天。他們說的話,老板聽不明白。
在這個少有外來人的地方,當地人心照不宣,講普通話的基本都是“從中微子來的”,他們在打石山底下挖了個幾百米的深洞,說是要研究一種叫“中微子”的東西。
山底的洞那是碩士生李晞聞唯一一次下山吃飯。她來了一個多月,除了那次聚餐,其他時間都待在工程現場。她在中國科學院高能物理研究所(以下簡稱“高能所”)讀研究生,她來到這里,是為了和她的老師、同學一起,推動一個雄心勃勃的計劃——在地下700米安裝巨型有機玻璃球。
每天,她坐著轟隆隆的礦車穿過1267米的斜井,再步行穿過一段悶熱陰濕的斜坡??靹t20分鐘,慢則半小時。一趟下來,身上的汗黏糊糊的。
到地勢平緩的時候,她會穿好鞋套,換好潔凈服,戴好發罩,去風淋室吹掉身上的灰塵。從風淋室出來,就進入了石洞。這是目前國內跨度最大的地下人工石洞,里面有個巨大的圓柱形水池,內壁用黑色材料覆蓋,像個被涂黑的“大桶”,桶寬43.5米,深44米。
“大桶”里已經有一個巨大的不銹鋼球,那是整個裝置的“骨架”,直徑35.4米的有機玻璃球將被支撐在里面。
玻璃球不久前才剛開始安裝。由于隧道截面有限,玻璃球不能裝好后再運進洞里,所以他們把大玻璃球分成23層、265塊,第一層3塊,第二層4塊,最多的一層有15塊,從上往下裝。
“大桶”中心有一座云臺,相當于工作臺,在38米的高度,可以升降和延展。深吸一口氣,李晞聞手腳并用地攀著近乎垂直的梯架向上爬。
臺上,有機玻璃球的頭兩層已經拼好,球面和鋼架之間靠金屬桿連接。云臺是李晞聞的“戰場”,對手是看不見也摸不著的“力”。她要調節金屬桿的長短,讓球面受力均勻,只有這樣,玻璃球才能端正、安穩地“坐”到鋼球的正中央。
“戰”了一個多月,進度緩慢,各種意想不到的問題時常出現。在名叫“馬總和她的小弟們”的微信群里,李晞聞經常要向馬總匯報工作進度和問題。
“馬總”名叫馬驍妍,是高能所高級工程師、江門中微子實驗的總工程師。有機玻璃安裝進度慢,大家雖有點著急但不慌張,因為馬總事先就跟中科院院士、江門中微子實驗首席科學家王貽芳約法三章:“裝頭兩層玻璃的時候,你千萬別催我進度,我們先把頭兩層裝好,后面的進度我給你追回來?!蓖踬O芳很信任她,真就一次都沒催過。
等有機玻璃球成型后,通過玻璃球頂端留下的“煙囪”,科學家會給玻璃球灌滿20000噸可以讓中微子“閃爍”的液體,并在玻璃球外的“大桶”里灌滿35000噸超純凈水,用來屏蔽宇宙線引起的假中微子信號。
馬驍妍說,中微子穿過球體時,會有一定的概率和液體里密布的氫核發生反應。每一次反應產生一個正電子和一個中子,正電子隨即湮滅釋放出一個快信號,中子則在反復碰撞后被其他氫核吸收并釋放出一個慢信號,一前一后兩次閃爍,就暴露了中微子的行蹤。
有一次,一位20多歲的貨車司機突然問馬驍妍“中微子到底是啥東西”,馬驍妍歪著頭想了半天,最后聳著肩說“我也不知道”。
馬驍妍的腦子里其實閃過了很多答案,比方說,中微子是一種暗物質粒子,有質量,也是自然界最基本的粒子之一,或者說中微子是12種構成物質世界的基本粒子中的3種。但思來想去,這些回答似乎只會讓小伙子更加困惑。
在“大桶”里,科學家怕灰,因為灰會干擾實驗觀測結果。按計劃,有機玻璃球要裝滿20000噸化學液體,液體里的灰塵量不能超過0.008克。
為了讓“大桶”盡可能干凈,馬驍妍常要請工人給“桶”頂除灰。“要一點點把灰吸走?!睅讉€大男人聽完點點頭,轉身就去爬鋼架。等馬驍妍忙完手頭別的事情抬頭一看,大漢正舉著抹布賣力地撣棚頂上的灰?!安恍邪?,得‘吸才行,你這樣擦,灰還在桶里。”馬驍妍說?!案蓛袅瞬痪托辛藛??”工人沒辦法理解,覺得科學家“很煩”?!澳憷斫獾母蓛舾覀円蟮母蓛舨皇且粋€概念?!瘪R驍妍很無奈。反復幾次后,馬驍妍口干舌燥,大漢也被磨得沒了耐心,但最后還是得重新爬上去吸灰。
科學家也處處跟自己較勁。裝置中有一種20英寸的光電倍增管,相當于實驗的“眼睛”,共有20000支,要裝在鋼球架上,直沖玻璃球,“盯緊”里面發出的光信號。為了讓“眼睛”盡可能無死區,他們要求光電倍增管防護罩之間只能有3毫米的間距。
挖隧道的時候,高能所研究員李小男帶著工人,照著設備尺寸可丁可卯地挖。
科學家的苛刻和較勁,旁人難以理解。當他們死磕玻璃球的受力問題時,有人說“玻璃球做厚點不行嗎”。當他們死磕光電倍增管相關技術問題時,有人說“買國外的不行嗎”。當他們死磕隧道尺寸時,又有人說“挖大一點不行嗎”。
“錢呢?”馬驍妍和王貽芳都會這樣反問。目前,美國、日本等國家都在建中微子實驗,江門中微子實驗的花費只有美國的七分之一、日本的一半不到。
“先進”和“省錢”都是他們必須考慮的問題。這個裝置有兩個目標:一個是測中微子的質量順序,目前科學家已經知道了3種中微子的相對質量,誰能測出一種中微子的質量,誰就將成為最先揭開中微子奧秘的人;另一個就是要推進我國尖端技術發展,使光電倍增管、有機玻璃、傳感器等技術和工業制造領域沖到國際先進水平。
實驗的設計壽命是30年。等到2024年2月裝置建成后,“大桶”將被徹底封頂,一粒光子都進不去。下一次開啟,要等到30年后甚至更久。這30年里,裝置沒有給維修留下任何可能。
作為項目的提出者,王貽芳預見到各種風險,因此對自己、對別人,都更加苛刻。“如果不想承擔風險,那在家睡覺最好?!蓖踬O芳說。
王貽芳在北京的辦公室里掛著一幅畫,名叫“砸個正”,畫的是蘋果樹下被砸的牛頓。大亞灣中微子實驗取得重大發現后,他的朋友、畫家黃永玉先生把這幅畫送給了他。黃先生曾在一次演講中說:“牛頓頭頂上掉下的蘋果和任何一個蘋果都是一樣的,不一樣的是牛頓那個頭顱?!?/p>
最近,99歲高齡的黃永玉又畫了一幅名為“今夜”的畫,深藍色的星空占了半幅。他說:“人應該擁有如今夜之權利,過寧馨如今夜之日子?!?/p>
在江門中微子實驗,王貽芳等科學家在地下700米的地方,也找到了一片特殊的星空和獨有的寧馨。
孟德爾//摘自2022年8月25日《中國科學報》,本刊有刪節/