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      作者:倪思潔 來源:中國科學報 發布時間:2022/8/25 12:23:14
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      地下700米的孤勇者

       

      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。

      打石山位于廣東江門開平市金雞鎮、赤水鎮一帶,高200多米,花崗巖體。在外鄉人來之前,那里是個廢棄的采石場。

      老板嘗試問過年輕人,你們到底要研究什么。一些奇奇怪怪的名詞,讓聊天陷入了僵局。久而久之,老板不再多問,年輕人也不再多說,他賣他的云吞,他們吃他們的云吞,笑笑就好。

      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,交通不方便,工作也太忙。

      李晞聞是個東北姑娘,在中國科學院高能物理研究所(以下簡稱高能所)讀研究生,學的是機械設計專業,云吞、燒鵝、腸粉、煲仔飯,都是她之前不太熟悉的美食。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。快則二十分鐘,慢則半個小時。一趟下來,身上的汗黏糊糊的。

      到地勢平緩的時候,她會遇到一位看場地的當地阿姨。起初,阿姨會招呼她穿好鞋套,換好潔凈服,戴好發罩,并目送她去風淋室吹掉身上的灰塵。幾次之后,她們見面也就只點個頭,然后阿姨繼續低頭刷手機。

      從風淋室出來,就進入了石洞,里面有空調和通風系統,比外面干爽得多。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,看不到混凝土結構。

      “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”。通過金屬桿上的傳感器,李晞聞能了解金屬桿拉扯玻璃球的力度。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,個子不高,整天戴著一頂白色安全帽,栗色的中長卷發被壓得只看得見發梢。工作時,馬總利落又嚴格,就連吃飯也常常在安排工作:“吃完飯你先下去一趟,看一下安裝方的數據,看數據是在什么狀態下測的,我一會兒就到……”

      閑暇時,馬總卻很“寵溺”她的“小弟們”。最近,有人不經意間說了句“好想吃沙灘燒烤啊”,馬總當天晚上就在實驗站的草坪上支起了燒烤架,擺好肉串、飲料和各種小零食。

      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。”王貽芳很信任她,真就一次都沒催過。

      大概再過9個月,有機玻璃球就能成型,之后,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。

      頭兩層玻璃安裝得很謹慎,一丁點的誤差都要調。李晞聞常常忙到飯堂快關門時才下云臺。下云臺的姿勢是資歷的象征。她的同學王德潤比她來得早,已經可以像下樓梯一樣正著下,李晞聞還不行,她得抓緊扶手,手腳配合好,盡可能快地倒退著下,然后趕在飯堂關門前打上飯。

      飯堂是個簡易房,一下雨整座房子噼里啪啦地響,大家都扯著嗓子喊話。飯堂每頓提供三菜一湯,一葷兩素,來吃的大多是“搞科研的”。工人們更愿意自己開伙,他們嫌“飯堂油水太少,科學家口味太淡”。

      也有一些當地的工人在這里吃飯,但無論是李晞聞還是馬驍妍都很少和工人們閑聊。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,又或者說宇宙中微子大部分是宇宙大爆炸的殘留,大約每立方厘米有300個。但思來想去,這些回答似乎只會讓小伙子更加困惑。

      于是,她給高能所研究員、江門中微子實驗副發言人曹俊發微信求助。做了18年中微子實驗的曹俊也琢磨了半天,最后截下自己和馬驍妍的聊天對話圖發在加了“V”的個人微博里,請大家幫忙出主意。

      江門中微子實驗現場航拍圖。高能所供圖

      “大桶”里的現狀。高能所供圖

      建設中的斜井隧道。高能所供圖

      往云臺上爬。劉悅湘攝

      較勁的人

      雖然不常和工人們聊天,但大部分在實驗現場工作的科學家都說,和工人溝通是確保工程順利推進的必要前提。不過,由于工程有很多苛刻的指標,溝通常會擦出火藥味。

      在“大桶”里,科學家怕灰,因為灰會干擾實驗觀測結果。王貽芳說,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。

      這意味著從安裝環節開始就不能有灰。穿潔凈服、罩鞋套、戴發罩、吹風……繁瑣的進洞流程一開始讓很多工人覺得新鮮,但馬驍妍發現,工人們“慢慢就煩了”。

      身處塵世間,灰塵總是難免的。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。”馬驍妍在“吸”字上加重了語氣。幾個大男人聽完點點頭,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。“不行啊,得‘吸’才行,你這樣擦,灰還在桶里。”馬驍妍說。“干凈了不就行了嗎?”工人沒辦法理解,覺得科學家“很煩”。“你理解的干凈跟我們要求的干凈不是一個概念。”馬驍妍很無奈。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。

      科學家也跟材料設備生產廠商較勁。生產了幾十年有機玻璃的廠商被“折磨”得沒了脾氣。但每次帶訪客參觀時,王貽芳都要強調“這是世界上最純凈的有機玻璃”“不戴手套不能碰”。如果廠商正好在現場,他還要把工廠負責人介紹給訪客們認識。

      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。光電倍增管組負責人秦中華和他的妻子徐美杭都在光電倍增管測試與防護組工作,2015年、2016年是光電倍增管防水封裝研發最緊張的時候,夫妻倆不知道因為工作的事吵過多少次架,氣急時徐美杭放狠話說“不跟你干了”,但過不了多久她又會回到實驗室繼續工作。“那兩年挺崩潰的,天天被上著弦,一有空就討論工作。”徐美杭告訴《中國科學報》。

      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。李小男之前在大亞灣中微子實驗里做過電子學研究,嚴謹是最基本的專業素養。2012年9月,他跟王貽芳一起去踏勘選址。從2013年起,他就作為基建負責人住進了開平。10年間,他們在廢棄的采石場上挖出隧道石洞,蓋起宿舍食堂,迎接一批又一批設備和安裝人員進場。李小男大方豪爽,黝黑的胳膊上留著被蚊蟲叮咬潰爛后結的痂,但內心里還藏著科學家細膩的小浪漫。馬驍妍張羅沙灘燒烤的那次,李小男也去了,一聽說是“沙灘燒烤”,他立馬回宿舍換了條沙灘褲。他說,只要心中有沙灘,隨處都能“沙灘燒烤”。

      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。

      “你要追求科學的卓越和技術指標的領先,就要承擔一定的風險。”王貽芳說。

      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,王貽芳也會有一些擔心:“有機玻璃球現在開始裝了,往后裂了咋辦?那么多管道連接的地方,萬一有地方沒密封好,漏了咋辦?”

      正是因為預見到了各種風險,所以他們對自己、對別人,都更加苛刻。“如果不想承擔風險,那在家睡覺最好。”王貽芳說。

      馬總(左二)和她的“小弟們”邊吃飯邊討論問題。倪思潔攝

      王貽芳和光電倍增管安裝公司人員討論技術細節。倪思潔攝

      在鋼架上工作的工人。高能所供圖

      “大桶”里的馬總。劉悅湘攝

      地下的“星空”

      工人、參觀者、當地居民中,很少有人能看到“國際科技前沿”這一層,也就無法理解科學家的苛刻與較勁。但是,他們能直觀地感覺到這件事很重要。

      從石洞挖好時起,就有人陸續前來參觀,除了當地一些單位的職工和中小學的學生之外,還有領導來視察,有時還會有“老外”。“這是國家支持的事。”一位負責看管地下水排水設備的工人說,他能感覺到,一直以碉樓為名片的開平市,又有了新名片。

      馬驍妍記得,在鋼架裝好后,工人們拍照片發給家人,“一說中微子實驗,他們家里人都知道”“覺得能在這里工作很值得驕傲”。

      驕傲,是把工人和科學家連在一起的情感。馬驍妍也常常會把新的進展發給她的家人,她還會不定期更新朋友圈,發一些探測器安裝新進度的照片,或是媒體對江門中微子實驗的報道。

      馬驍妍本人和朋友圈里的她,不像一個人。在工程現場,她常常熱得一鼻子汗,忙著這件事時,時不時會有人找她問另一件事。但在朋友圈里,馬驍妍更像一名接地氣的女藝術家,她喜歡攝影、音樂,每到年末,她還會從“馬總”變成“馬導”。

      馬導每年年末都要給中微子研究團隊做年度視頻,做了12年。

      前兩年,江門中微子實驗還沒開始,她就做大亞灣中微子實驗的視頻。

      大亞灣中微子實驗是中國第一代大型中微子實驗,位于深圳市區以東約50公里的山洞里,緊挨著大亞灣核電站與嶺澳核電站。2007年破土動工,2011年正式運行。2012年3月,大亞灣中微子實驗宣布發現新的中微子振蕩模式,被《科學》雜志評選為2012年度十大科學突破之一。

      從2009年起,王貽芳和同事們就已經看到了中微子質量測序的重要性,開始醞釀并提出江門中微子實驗的設想。研究中微子最經濟的辦法就是利用核電站產生的中微子來做實驗,避免建造昂貴的加速器。而研究中微子的質量順序,最佳的站址是距反應堆50公里至55公里,而且要與所有反應堆距離相等。

      王貽芳就趴在地圖上找。2012年,他找到了陽江核電站和臺山核電站,把兩個點連起來,畫出一條中軸線,然后在中軸線上、離兩個核電站50公里到60公里、200米寬的區域內找山。王貽芳覺得幸運,因為地質學家替他找到了打石山。在設計單位的帶領下,王貽芳圍著山跑了一天,從12個可能的隧道入口中選定了現在的金雞鎮。到2013年,江門中微子實驗正式立項。

      2012年以后,馬導的年度視頻里,江門中微子實驗的內容開始慢慢增加。2020年,大亞灣中微子實驗宣布結束,從那之后,江門中微子實驗就成了馬導年度視頻里的大主角。

      12年來,為了做年度視頻,馬導把同事們的藝術底子挖了個遍。

      2021年,她把會作曲又會彈吉他的學生王德潤、會寫詩填詞的同事楊曉宇、會彈古箏的學生李晞聞等“有才華的年輕人”聚到一起,原創了一首中英文雙語版的歌,讓系列年度視頻迎來了“史上最高光時刻”。中文版歌里這樣唱著:“我看過江門的黃昏、露水的清晨,地下七百米深處里,有我不變的熱忱。”

      2019年,國產動畫《哪吒》和經典臺詞“我命由我不由天”紅遍大江南北。馬導很有感觸,帶著擅長圖片編輯的學生把王貽芳PS成了“王哪吒”。視頻里,王貽芳的臉被印在哪吒的臉上,江門中微子實驗紅藍色的徽標在他的腦門上閃耀。平日里,作為高能所所長和首席科學家的王貽芳不茍言笑,也沒人敢和他開玩笑。有機會拿王貽芳開開心,大家都覺得過癮,直呼“馬導威武”。王貽芳也不生氣,一次,同事去找他,正巧撞見他在看年度視頻,一個人坐在電腦前樂呵呵的。

      2018年底,馬導想給視頻來點亮點,就去找王貽芳討書法。王貽芳起初推辭說:“好久沒寫了。”沒過幾天,馬導親自帶著會攝影攝像的同事,抱著筆墨紙硯,直接來到王貽芳的辦公室。看著被上等宣紙迅速覆蓋的辦公桌,王貽芳一笑,提起大毛筆,攏了攏筆尖,但左思右想還是沒舍得直接在宣紙上落筆,而是轉身找了幾張報紙,寫一遍,覺得不好,又寫一遍,還差點意思,再寫一遍……熟練了之后才在宣紙上寫下“春風十里”。那一年,年度視頻的主題曲改自《春風十里》,歌里唱著:“只愿把信念化成歌,無畏勇敢。”

      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。”

      初次去王貽芳辦公室的人,幾乎都會盯著畫看了又看。這幅畫里,有王貽芳的驕傲。“一個值得科學家驕傲的地方是‘我就是做得最好,你不可能比我做得好’。”王貽芳說。

      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。”

      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。

      那是一個清晨。馬驍妍帶著學生剛完成整晚的調試,石洞里突然停電,一片漆黑,大家打開手電筒照明,驀然發現,用來標記位置的反光記號全都亮了,滿目星光。

      地下700米的“星空”。馬驍妍攝

      星空下的江門中微子實驗。高能所供圖

       
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