2022年
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【中國科學(xué)報】地下700米的孤勇者
文章來源:  2022-08-30
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   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?shù)厝诵恼詹恍v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(zhèn)、赤水鎮(zhèn)一帶,高200多米,花崗巖體。在外鄉(xiāng)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(xiàn)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(xué)院高能物理研究所(以下簡稱高能所)讀研究生,學(xué)的是機械設(shè)計專業(yè),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(xué)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?shù)匕⒁?。起初,阿姨會招呼她穿好鞋套,換好潔凈服,戴好發(fā)罩,并目送她去風(fēng)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(xù)低頭刷手機。

  從風(fēng)淋室出來,就進入了石洞,里面有空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng),比外面干爽得多。這是目前國內(nèi)跨度最大的地下人工石洞,里面有個巨大的圓柱形水池,內(nèi)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(jié)構(gòu)。

  “大桶”里已經(jīng)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?qū)⒈恢卧诶锩妗?/p>

  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(jīng)拼好,球面和鋼架之間靠金屬桿連接。云臺是李晞聞的“戰(zhàn)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(diào)節(jié)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(wěn)地坐到鋼球的正中央。

  “戰(zhàn)”了一個多月,進度緩慢,各種意想不到的問題時常出現(xiàn)。在名叫“馬總和她的小弟們”的微信群里,李晞聞經(jīng)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(fā)被壓得只看得見發(fā)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(shù)據(jù),看數(shù)據(jù)是在什么狀態(tài)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(jīng)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(xué)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(xué)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(fā)生反應(yīng)。每一次反應(yīng)產(chǎn)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(fù)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(diào)。李晞聞常常忙到飯?zhí)每礻P(guān)門時才下云臺。下云臺的姿勢是資歷的象征。她的同學(xué)王德潤比她來得早,已經(jīng)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?zhí)藐P(guān)門前打上飯。

  飯?zhí)檬莻€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?zhí)妹款D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?zhí)糜退?,科學(xué)家口味太淡”。

  也有一些當?shù)氐墓と嗽谶@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(zhì)粒子,有質(zhì)量,也是自然界最基本的粒子之一,或者說中微子是12種構(gòu)成物質(zhì)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(fā)言人曹俊發(fā)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(fā)在加了“V”的個人微博里,請大家?guī)兔Τ鲋饕狻?/p>

江門中微子實驗現(xiàn)場航拍圖。高能所供圖

“大桶”里的現(xiàn)狀。高能所供圖

建設(shè)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(xiàn)場工作的科學(xué)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(xué)家怕灰,因為灰會干擾實驗觀測結(jié)果。王貽芳說,按計劃,有機玻璃球要裝滿20000噸化學(xué)液體,液體里的灰塵量不能超過0.008克。

  這意味著從安裝環(huán)節(jié)開始就不能有灰。穿潔凈服、罩鞋套、戴發(fā)罩、吹風(fēng)……繁瑣的進洞流程一開始讓很多工人覺得新鮮,但馬驍妍發(fā)現(xiàn),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?!瘪R驍妍在“吸”字上加重了語氣。幾個大男人聽完點點頭,轉(zhuǎn)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。谩判?,你這樣擦,灰還在桶里?!瘪R驍妍說?!案蓛袅瞬痪托辛藛幔俊惫と藳]辦法理解,覺得科學(xué)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(fù)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(xué)家也跟材料設(shè)備生產(chǎn)廠商較勁。生產(chǎn)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(diào)“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(xiàn)場,他還要把工廠負責(zé)人介紹給訪客們認識。

  科學(xué)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(fā)出的光信號。為了讓“眼睛”盡可能無死區(qū),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(zé)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(fā)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(xù)工作?!澳莾赡晖Ρ罎⒌?,天天被上著弦,一有空就討論工作?!毙烀篮几嬖V《中國科學(xué)報》。

  挖隧道的時候,高能所研究員李小男帶著工人,照著設(shè)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(xué)研究,嚴謹是最基本的專業(yè)素養(yǎng)。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(zé)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(shè)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(jié)的痂,但內(nèi)心里還藏著科學(xué)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(xué)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(guān)技術(shù)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(zhì)量順序,目前科學(xué)家已經(jīng)知道了3種中微子的相對質(zhì)量,誰能測出一種中微子的質(zhì)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(shù)發(fā)展,使光電倍增管、有機玻璃、傳感器等技術(shù)和工業(yè)制造領(lǐng)域沖到國際先進水平。

  “你要追求科學(xué)的卓越和技術(shù)指標的領(lǐng)先,就要承擔(dān)一定的風(fēng)險?!蓖踬O芳說。

  實驗的設(shè)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(dān)心:“有機玻璃球現(xiàn)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?jīng)]密封好,漏了咋辦?”正是因為預(yù)見到了各種風(fēng)險,所以他們對自己、對別人,都更加苛刻?!叭绻幌氤袚?dān)風(fēng)險,那在家睡覺最好?!蓖踬O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(中)和光電倍增管安裝公司人員討論技術(shù)細節(jié)。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?shù)鼐用裰?,很少有人能看到“國際科技前沿”這一層,也就無法理解科學(xué)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(xù)前來參觀,除了當?shù)匾恍﹩挝坏穆毠ず椭行W(xué)的學(xué)生之外,還有領(lǐng)導(dǎo)來視察,有時還會有“老外”。“這是國家支持的事。”一位負責(zé)看管地下水排水設(shè)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(fā)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(xué)家連在一起的情感。馬驍妍也常常會把新的進展發(fā)給她的家人,她還會不定期更新朋友圈,發(fā)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(xiàn)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(shù)家,她喜歡攝影、音樂,每到年末,她還會從“馬總”變成“馬導(dǎo)”。

  馬導(dǎo)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(qū)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(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩模式,被《科學(xué)》雜志評選為2012年度十大科學(xué)突破之一。

  從2009年起,王貽芳和同事們就已經(jīng)看到了中微子質(zhì)量測序的重要性,開始醞釀并提出江門中微子實驗的設(shè)想。研究中微子最經(jīng)濟的辦法就是利用核電站產(chǎn)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(zhì)量順序,最佳的站址是距反應(yīng)堆50公里至55公里,而且要與所有反應(yīng)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(qū)域內(nèi)找山。王貽芳覺得幸運,因為地質(zhì)學(xué)家替他找到了打石山。在設(shè)計單位的帶領(lǐng)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(xiàn)在的金雞鎮(zhèn)。到2013年,江門中微子實驗正式立項。

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

  12年來,為了做年度視頻,馬導(dǎo)把同事們的藝術(shù)底子挖了個遍。

  2021年,她把會作曲又會彈吉他的學(xué)生王德潤、會寫詩填詞的同事楊曉宇、會彈古箏的學(xué)生李晞聞等“有才華的年輕人”聚到一起,原創(chuàng)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?!?/p>

  2019年,國產(chǎn)動畫《哪吒》和經(jīng)典臺詞“我命由我不由天”紅遍大江南北。馬導(dǎo)很有感觸,帶著擅長圖片編輯的學(xué)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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?!睕]過幾天,馬導(dǎo)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??粗簧系刃堁杆俑采w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(zhuǎn)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(fēng)十里”。那一年,年度視頻的主題曲改自《春風(fēng)十里》,歌里唱著:“只愿把信念化成歌,無畏勇敢?!?/p>

  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(fā)現(xiàn)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>

  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?!耙粋€值得科學(xué)家驕傲的地方是‘我就是做得最好,你不可能比我做得好’?!蓖踬O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(yīng)該擁有如今夜之權(quán)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(xué)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(xué)生剛完成整晚的調(diào)試,石洞里突然停電,一片漆黑,大家打開手電筒照明,驀然發(fā)現(xiàn),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

  源自《中國科學(xué)報》 (2022-08-25 第4版 人物)原地址:https://mp.weixin.qq.com/s/Ic2LQ6ESnVZep03_SwwhwA


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