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【中国科学报】地下700米的孤勇者
2022-08-30|文章来源: |【
 

   讲普通话的人又来了,一群小年轻。老板笑盈盈地把几碗云吞放到他们面前。

  小年轻们叽叽喳喳地聊着天。他们说的话,老板听不明白。

  在这个少有外来人的地方,当地人心照不宣,讲普通话的基本都是“从中微子来的”,他们在打石山底下挖了个几百米的深洞,说是要研究一种叫“中微子”的东西。

  打石山位于广东江门开平市金鸡镇、赤水镇一带,高200多米,花岗岩体。在外乡人来之前,那里是个废弃的采石场。

  老板尝试问过年轻人,你们到底要研究什么。一些奇奇怪怪的名词,让聊天陷入了僵局。久而久之,老板不再多问,年轻人也不再多说,他卖他的云吞,他们吃他们的云吞,笑笑就好。

  山底的洞

  那是硕士生李晞闻唯一一次下山吃饭。她来了一个多月,除了那次聚餐,其他时间都待在工程现场,交通不方便,工作也太忙。李晞闻是个东北姑娘,在中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)读研究生,学的是机械设计专业,云吞、烧鹅、肠粉、煲仔饭,都是她之前不太熟悉的美食。她来到这里,是为了和她的老师、同学一起,推动一个雄心勃勃的计划——在地下700米安装巨型有机玻璃球。

  每天,她坐着轰隆隆的矿车穿过1267米的斜井,再步行穿过一段闷热阴湿的斜坡。快则二十分钟,慢则半个小时。一趟下来,身上的汗黏糊糊的。

  到地势平缓的时候,她会遇到一位看场地的当地阿姨。起初,阿姨会招呼她穿好鞋套,换好洁净服,戴好发罩,并目送她去风淋室吹掉身上的灰尘。几次之后,她们见面也就只点个头,然后阿姨继续低头刷手机。

  从风淋室出来,就进入了石洞,里面有空调和通风系统,比外面干爽得多。这是目前国内跨度最大的地下人工石洞,里面有个巨大的圆柱形水池,内壁用黑色材料覆盖,像个被涂黑的“大桶”。桶宽43.5米,深44米,看不到混凝土结构。

  “大桶”里已经有一个巨大的不锈钢球,那是整个装置的“骨架”,直径35.4米的有机玻璃球将被支撑在里面。

  玻璃球不久前才刚开始安装。由于隧道截面有限,玻璃球不能装好后再运进洞里,所以他们把大玻璃球分成23层、265块,第一层3块,第二层4块,最多的一层有15块,从上往下装。

  “大桶”中心有一座云台,相当于工作台,在38米的高度,可以升降和延展。深吸一口气,李晞闻手脚并用地攀着近乎垂直的梯架向上爬。

  台上,有机玻璃球的头两层已经拼好,球面和钢架之间靠金属杆连接。云台是李晞闻的“战场”,对手是看不见也摸不着的“力”。通过金属杆上的传感器,李晞闻能了解金属杆拉扯玻璃球的力度。她要调节金属杆的长短,让球面受力均匀,只有这样,玻璃球才能端正、安稳地坐到钢球的正中央。

  “战”了一个多月,进度缓慢,各种意想不到的问题时常出现。在名叫“马总和她的小弟们”的微信群里,李晞闻经常要向马总汇报工作进度和问题。

  “马总”名叫马骁妍,是高能所高级工程师、江门中微子实验的总工程师,个子不高,整天戴着一顶白色安全帽,栗色的中长卷发被压得只看得见发梢。工作时,马总利落又严格,就连吃饭也常常在安排工作:“吃完饭你先下去一趟,看一下安装方的数据,看数据是在什么状态下测的,我一会儿就到……”

  闲暇时,马总却很“宠溺”她的“小弟们”。最近,有人不经意间说了句“好想吃沙滩烧烤啊”,马总当天晚上就在实验站的草坪上支起了烧烤架,摆好肉串、饮料和各种小零食。

  有机玻璃安装进度慢,大家虽有点着急但不慌张,因为马总事先就跟中科院院士、江门中微子实验首席科学家王贻芳约法三章:“装头两层玻璃的时候,你千万别催我进度,我们先把头两层装好,后面的进度我给你追回来。”王贻芳很信任她,真就一次都没催过。

  大概再过9个月,有机玻璃球就能成型,之后,通过玻璃球顶端留下的“烟囱”,科学家会给玻璃球灌满20000吨可以让中微子“闪烁”的液体,并在玻璃球外的“大桶”里灌满35000吨超纯净水,用来屏蔽宇宙线引起的假中微子信号。

  马骁妍说,中微子穿过球体时,会有一定的概率和液体里密布的氢核发生反应。每一次反应产生一个正电子和一个中子,正电子随即湮灭释放出一个快信号,中子则在反复碰撞后被其他氢核吸收并释放出一个慢信号,一前一后两次闪烁,就暴露了中微子的行踪。

  头两层玻璃安装得很谨慎,一丁点的误差都要调。李晞闻常常忙到饭堂快关门时才下云台。下云台的姿势是资历的象征。她的同学王德润比她来得早,已经可以像下楼梯一样正着下,李晞闻还不行,她得抓紧扶手,手脚配合好,尽可能快地倒退着下,然后赶在饭堂关门前打上饭。

  饭堂是个简易房,一下雨整座房子噼里啪啦地响,大家都扯着嗓子喊话。饭堂每顿提供三菜一汤,一荤两素,来吃的大多是“搞科研的”。工人们更愿意自己开伙,他们嫌“饭堂油水太少,科学家口味太淡”。

  也有一些当地的工人在这里吃饭,但无论是李晞闻还是马骁妍都很少和工人们闲聊。有一次,一位20多岁的货车司机突然问马骁妍“中微子到底是啥东西”,马骁妍歪着头想了半天,最后耸着肩说“我也不知道”。

  马骁妍的脑子里其实闪过了很多答案,比方说,中微子是一种暗物质粒子,有质量,也是自然界最基本的粒子之一,或者说中微子是12种构成物质世界的基本粒子中的3种,又或者说宇宙中微子大部分是宇宙大爆炸的残留,大约每立方厘米有300个。但思来想去,这些回答似乎只会让小伙子更加困惑。

  于是,她给高能所研究员、江门中微子实验副发言人曹俊发微信求助。做了18年中微子实验的曹俊也琢磨了半天,最后截下自己和马骁妍的聊天对话图发在加了“V”的个人微博里,请大家帮忙出主意。

江门中微子实验现场航拍图。高能所供图

“大桶”里的现状。高能所供图

建设中的斜井隧道。高能所供图

往云台上爬。刘悦湘摄

    较劲的人

  虽然不常和工人们聊天,但大部分在实验现场工作的科学家都说,和工人沟通是确保工程顺利推进的必要前提。不过,由于工程有很多苛刻的指标,沟通常会擦出火药味。在“大桶”里,科学家怕灰,因为灰会干扰实验观测结果。王贻芳说,按计划,有机玻璃球要装满20000吨化学液体,液体里的灰尘量不能超过0.008克。

  这意味着从安装环节开始就不能有灰。穿洁净服、罩鞋套、戴发罩、吹风……繁琐的进洞流程一开始让很多工人觉得新鲜,但马骁妍发现,工人们“慢慢就烦了”。

  身处尘世间,灰尘总是难免的。为了让“大桶”尽可能干净,马骁妍常要请工人给“桶”顶除灰。“要一点点把灰吸走。”马骁妍在“吸”字上加重了语气。几个大男人听完点点头,转身就去爬钢架。等马骁妍忙完手头别的事情抬头一看,大汉正举着抹布卖力地掸棚顶上的灰。“不行啊,得‘吸’才行,你这样擦,灰还在桶里。”马骁妍说。“干净了不就行了吗?”工人没办法理解,觉得科学家“很烦”。“你理解的干净跟我们要求的干净不是一个概念。”马骁妍很无奈。反复几次后,马骁妍口干舌燥,大汉也被磨得没了耐心,但最后还是得重新爬上去吸灰。

  科学家也跟材料设备生产厂商较劲。生产了几十年有机玻璃的厂商被“折磨”得没了脾气。但每次带访客参观时,王贻芳都要强调“这是世界上最纯净的有机玻璃”“不戴手套不能碰”。如果厂商正好在现场,他还要把工厂负责人介绍给访客们认识。

  科学家也处处跟自己较劲。装置中有一种20英寸的光电倍增管,相当于实验的“眼睛”,共有20000支,要装在钢球架上,直冲玻璃球,“盯紧”里面发出的光信号。为了让“眼睛”尽可能无死区,他们要求光电倍增管防护罩之间只能有3毫米的间距。光电倍增管组负责人秦中华和他的妻子徐美杭都在光电倍增管测试与防护组工作,2015年、2016年是光电倍增管防水封装研发最紧张的时候,夫妻俩不知道因为工作的事吵过多少次架,气急时徐美杭放狠话说“不跟你干了”,但过不了多久她又会回到实验室继续工作。“那两年挺崩溃的,天天被上着弦,一有空就讨论工作。”徐美杭告诉《中国科学报》。

  挖隧道的时候,高能所研究员李小男带着工人,照着设备尺寸可丁可卯地挖。李小男之前在大亚湾中微子实验里做过电子学研究,严谨是最基本的专业素养。2012年9月,他跟王贻芳一起去踏勘选址。从2013年起,他就作为基建负责人住进了开平。10年间,他们在废弃的采石场上挖出隧道石洞,盖起宿舍食堂,迎接一批又一批设备和安装人员进场。李小男大方豪爽,黝黑的胳膊上留着被蚊虫叮咬溃烂后结的痂,但内心里还藏着科学家细腻的小浪漫。马骁妍张罗沙滩烧烤的那次,李小男也去了,一听说是“沙滩烧烤”,他立马回宿舍换了条沙滩裤。他说,只要心中有沙滩,随处都能“沙滩烧烤”。

  科学家的苛刻和较劲,旁人难以理解。当他们死磕玻璃球的受力问题时,有人说“玻璃球做厚点不行吗”。当他们死磕光电倍增管相关技术问题时,有人说“买国外的不行吗”。当他们死磕隧道尺寸时,又有人说“挖大一点不行吗”。

  “钱呢?”马骁妍和王贻芳都会这样反问。目前,美国、日本等国家都在建中微子实验,江门中微子实验的花费只有美国的七分之一、日本的一半不到。

  “先进”和“省钱”都是他们必须考虑的问题。这个装置有两个目标:一个是测中微子的质量顺序,目前科学家已经知道了3种中微子的相对质量,谁能测出一种中微子的质量,谁就将成为最先揭开中微子奥秘的人;另一个就是要推进我国尖端技术发展,使光电倍增管、有机玻璃、传感器等技术和工业制造领域冲到国际先进水平。

  “你要追求科学的卓越和技术指标的领先,就要承担一定的风险。”王贻芳说。

  实验的设计寿命是30年。等到2024年2月装置建成后,“大桶”将被彻底封顶,一粒光子都进不去。下一次开启,要等到30年后甚至更久。这30年里,装置没有给维修留下任何可能。

  作为项目的提出者,王贻芳也会有一些担心:“有机玻璃球现在开始装了,往后裂了咋办?那么多管道连接的地方,万一有地方没密封好,漏了咋办?”正是因为预见到了各种风险,所以他们对自己、对别人,都更加苛刻。“如果不想承担风险,那在家睡觉最好。”王贻芳说。

马总(左二)和她的“小弟们”边吃饭边讨论问题。倪思洁摄

王贻芳(中)和光电倍增管安装公司人员讨论技术细节。倪思洁摄

在钢架上工作的工人。高能所供图

“大桶”里的马总。刘悦湘摄

  地下的“星空”

  工人、参观者、当地居民中,很少有人能看到“国际科技前沿”这一层,也就无法理解科学家的苛刻与较劲。但是,他们能直观地感觉到这件事很重要。从石洞挖好时起,就有人陆续前来参观,除了当地一些单位的职工和中小学的学生之外,还有领导来视察,有时还会有“老外”。“这是国家支持的事。”一位负责看管地下水排水设备的工人说,他能感觉到,一直以碉楼为名片的开平市,又有了新名片。

  马骁妍记得,在钢架装好后,工人们拍照片发给家人,“一说中微子实验,他们家里人都知道”“觉得能在这里工作很值得骄傲”。

  骄傲,是把工人和科学家连在一起的情感。马骁妍也常常会把新的进展发给她的家人,她还会不定期更新朋友圈,发一些探测器安装新进度的照片,或是媒体对江门中微子实验的报道。

  马骁妍本人和朋友圈里的她,不像一个人。在工程现场,她常常热得一鼻子汗,忙着这件事时,时不时会有人找她问另一件事。但在朋友圈里,马骁妍更像一名接地气的女艺术家,她喜欢摄影、音乐,每到年末,她还会从“马总”变成“马导”。

  马导每年年末都要给中微子研究团队做年度视频,做了12年。

  前两年,江门中微子实验还没开始,她就做大亚湾中微子实验的视频。

  大亚湾中微子实验是中国第一代大型中微子实验,位于深圳市区以东约50公里的山洞里,紧挨着大亚湾核电站与岭澳核电站。2007年破土动工,2011年正式运行。2012年3月,大亚湾中微子实验宣布发现新的中微子振荡模式,被《科学》杂志评选为2012年度十大科学突破之一。

  从2009年起,王贻芳和同事们就已经看到了中微子质量测序的重要性,开始酝酿并提出江门中微子实验的设想。研究中微子最经济的办法就是利用核电站产生的中微子来做实验,避免建造昂贵的加速器。而研究中微子的质量顺序,最佳的站址是距反应堆50公里至55公里,而且要与所有反应堆距离相等。

  王贻芳就趴在地图上找。2012年,他找到了阳江核电站和台山核电站,把两个点连起来,画出一条中轴线,然后在中轴线上、离两个核电站50公里到60公里、200米宽的区域内找山。王贻芳觉得幸运,因为地质学家替他找到了打石山。在设计单位的带领下,王贻芳围着山跑了一天,从12个可能的隧道入口中选定了现在的金鸡镇。到2013年,江门中微子实验正式立项。

  2012年以后,马导的年度视频里,江门中微子实验的内容开始慢慢增加。2020年,大亚湾中微子实验宣布结束,从那之后,江门中微子实验就成了马导年度视频里的大主角。

  12年来,为了做年度视频,马导把同事们的艺术底子挖了个遍。

  2021年,她把会作曲又会弹吉他的学生王德润、会写诗填词的同事杨晓宇、会弹古筝的学生李晞闻等“有才华的年轻人”聚到一起,原创了一首中英文双语版的歌,让系列年度视频迎来了“史上最高光时刻”。中文版歌里这样唱着:“我看过江门的黄昏、露水的清晨,地下七百米深处里,有我不变的热忱。”

  2019年,国产动画《哪吒》和经典台词“我命由我不由天”红遍大江南北。马导很有感触,带着擅长图片编辑的学生把王贻芳PS成了“王哪吒”。视频里,王贻芳的脸被印在哪吒的脸上,江门中微子实验红蓝色的徽标在他的脑门上闪耀。平日里,作为高能所所长和首席科学家的王贻芳不苟言笑,也没人敢和他开玩笑。有机会拿王贻芳开开心,大家都觉得过瘾,直呼“马导威武”。王贻芳也不生气,一次,同事去找他,正巧撞见他在看年度视频,一个人坐在电脑前乐呵呵的。

  2018年底,马导想给视频来点亮点,就去找王贻芳讨书法。王贻芳起初推辞说:“好久没写了。”没过几天,马导亲自带着会摄影摄像的同事,抱着笔墨纸砚,直接来到王贻芳的办公室。看着被上等宣纸迅速覆盖的办公桌,王贻芳一笑,提起大毛笔,拢了拢笔尖,但左思右想还是没舍得直接在宣纸上落笔,而是转身找了几张报纸,写一遍,觉得不好,又写一遍,还差点意思,再写一遍……熟练了之后才在宣纸上写下“春风十里”。那一年,年度视频的主题曲改自《春风十里》,歌里唱着:“只愿把信念化成歌,无畏勇敢。”

  王贻芳在北京的办公室里挂着一幅画,名叫《砸个正》,画的是苹果树下被砸的牛顿。大亚湾中微子实验取得重大发现后,他的朋友、画家黄永玉先生把这幅画送给了他。黄先生曾在一次演讲中说:“牛顿头顶上掉下的苹果和任何一个苹果都是一样的,不一样的是牛顿那个头颅。”

  初次去王贻芳办公室的人,几乎都会盯着画看了又看。这幅画里,有王贻芳的骄傲。“一个值得科学家骄傲的地方是‘我就是做得最好,你不可能比我做得好’。”王贻芳说。

  最近,99岁高龄的黄永玉又画了一幅名为《今夜》的画,深蓝色的星空占了半幅。他说:“人应该拥有如今夜之权利,过宁馨如今夜之日子。”

  在江门中微子实验,王贻芳等科学家在地下700米的地方,也找到了一片特殊的星空和独有的宁馨。

  那是一个清晨。马骁妍带着学生刚完成整晚的调试,石洞里突然停电,一片漆黑,大家打开手电筒照明,蓦然发现,用来标记位置的反光记号全都亮了,满目星光。

地下700米的“星空”。马骁妍摄

星空下的江门中微子实验。高能所供图

  源自《中国科学报》 (2022-08-25 第4版 人物)原地址:https://mp.weixin.qq.com/s/Ic2LQ6ESnVZep03_SwwhwA


 
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