城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米

城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米
文章图片

捕捉中微子的球体
时代周报采访人员摄

钛媒体注:本文来源于微信公众号读城记工作室(ID:DUCHENGJIPLUS) , 采访人员丨黎广 , 编辑|陈泽秀 , 钛媒体经授权发布 。
作为一个科研工作者 , 武建华最近话说得很多 。
坊间流传着中国科学院在广东江门开平地下700米的中微子实验室 , 在6月27日注入两万吨水 , 那之后 , 人们再也无法用肉眼看到中微子捕捉器这个“国之重器”了 。
所以 , 从6月初开始 , 来参观的人变多了 , 武建华需要向来访者介绍他们在做什么 。
“中微子” , 这种科技纯度高的词汇 , 在开平这个以碉楼、濑粉、侨乡和马冈鹅为主线故事的城市里 , 似乎有些格格不入 , 但又是格外和谐 。
武建华是这项实验工程办常驻现场的主管 。这个来自山东菏泽的小伙 , 中科院博士毕业后 , 就开始参与这个实验 。
他说 , 很多中科院高能所的人在这个不大出名的地方生活了好多年 , 作为北方人对开平了解甚少不足为奇 , 就如世人对中微子同样陌生一样 。 
坊间还有另一个传闻——如果中国在未来几年获得诺贝尔物理学奖 , 最有可能的候选人 , 就是出自这个山沟沟里的中微子实验 。
武建华笑了 , “虽说要看运气 , 但也不是不可能” 。
01 如何抵达地下700米央视在最近的大湾区直播中提到 , 开平的中微子实验 , 是国之重器 。
在中科院高能物理研究所的介绍中 , 这个实验从2013年立项 , 2015年初基建开工 , 至今已近十年 , 但在广东 , 它的名气似乎没有与地位相匹配 。
“其实与贵州‘天眼’相比 , 广东的中微子实验 , 两者都是科学研究的装置 , 贵州天眼名气在外 , 实际上中微子实验也毫不逊色 。”
这种表述符合武建华这样的科学工作者 , 不张扬 , 不强求 , 只是安安静静地做好本职工作 。
“我们的确计划在6月27日后停止对外开放 , 所以大家知道这个消息之后就赶在这之前来参观 , 不过这也有利于我们普及科学知识 , 是好事 。”
但要进到那个地下700米的中微子实验室 , 并不是靠双脚就能完成的 。
要进入这个国内最大的地下实验洞室 , 需要乘坐由绞车缆绳拖拽的小火车 , 沿着1266米的斜井隧道 , 滑落到地下700米深处 。
城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米
文章图片

乘坐小火车通往地下700米的深处
时代周报采访人员摄
  
第一次站在斜井平段的人会从这里开始迷路——就像置身一个地下迷宫 , 而地底的灯光也明暗不一 , 过道甚至停着一台漆色斑驳的推土机 。
来到实验厅内部 , 就像站在一个深71米 , 跨度49.5米的水桶边缘 , “水桶”中间还有一个巨大的钢结构球体 。 
武建华向时代周报采访人员介绍说 , 6月22日把这个不锈钢结构的球顶做好 , 接下来要在这个球体里面安装有机玻璃球 , 等到有机玻璃球和捕捉器(光电倍增管)等设备安装好 , 就要开始往“水桶”和“球”里灌水 。
“所以外面传言的27号灌水的消息有误 , 是从那一天开始我们要制作有机玻璃球了 , 这个施工过程对安装环境的洁净度要求比钢结构严格很多 , 尤其是对有机玻璃进行聚合退火的过程中 , 灰尘可能会影响安装质量 , 所以我们要尽可能减少人为干扰 。”
城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米
文章图片

捕捉中微子球体的局部照片
时代周报采访人员摄
可以理解为施工结束 , 整个实验厅除了一个密闭的钢筋水桶 , 什么也看不到 , 所以在6月27日前参观的目的 , 就是为了看个球 。
02 核电站中微子捕手这个球是整个中微子实验的核心 。未来在这个球里所发生的一切 , 或许都是解开宇宙之谜的一把钥匙 。
所谓中微子 , 其实有三种 , 在构成物质世界最基本的12种粒子中占了四分之一 。
它非常奇怪 , 在行走中不带电 , 重量只有电子的百万分之一 , 以接近光速运动 , 核辐射在它面前只能算个“小弟”——核辐射粒子在纯铅的物质中只能走10厘米(所以人们用铅屏蔽核辐射) 。
但中微子可以无忧无虑地瞬间穿越 , 穿透能力惊人 , 对人体无害 。
除了太阳不停释放中微子外 , 其他星体包括地球、甚至人身上都会释放 。但这些零散的释放都不如核电在裂变过程中的稳定 。
中微子还有个特点 , 在传播过程中会发生振荡 , 在50-55公里处来自反应堆的中微子振荡效应最明显 。
“我们这个位置就在金鸡镇和赤水镇一带的打石山下 , 距离广东台山和阳江的两个核电站都是53公里 , 所以两个核电站释放的中微子 , 理论上都会在我们这个位置发生振荡 。”
城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米
文章图片

【城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米】正在施工中的中微子捕捉器
时代周报采访人员摄
当两个核电站稳定的中微子束流传播到这里 , 并发生振荡 , 这里就是最佳的捕捉和观察点 , 而深埋地下700米 , 是为了屏蔽宇宙和其他射线的干扰 。
武建华解释 , 外界理解的“注水”的确没错 , 因为确实会分别在“水桶”和球体里注入不同的水 , “外面一层是超纯水 , 即可以探测中微子 , 也可以用来屏蔽其它干扰信号 。玻璃球体里注入的是液闪水 , 中微子如果在这个液体里发生反应 , 就会出现荧光 。于是 , 球体外密布的光电倍增管就会捕捉这些微光 , 把光信号脉冲成电信号 , 由数据获取系统保存下来 , 提供给物理学家进行中微子分析研究 。”
中微子实验的这种工作逻辑 , 意味着当实验开始以后 , 不能有任何的光进入实验球内部 。这才是坊间认为以后看不到这个球的根本逻辑 。
但这也没有错 。
毕竟未来在这儿出现的一点点光 , 都关乎星辰大海 , 人造的任何光源甚至带来的任何灰尘 , 都对探索宇宙的未解之谜 , 带来有误的参考 。
03 下一个诺贝尔中微子实验究竟会带来什么 , 答案可能是说不好 。“它的意义不会像发现裂变或者原子、中子对人类社会那么重要 , 但它可能是我们了解宇宙起源的一把钥匙 。
比如我们在研究宇宙的时候 , 有些能量找不到了 , 那这些能量去干嘛了 。这些能量 , 可能就和中微子有关 。”宇宙大爆炸理论认为爆炸发生在一个点 , 当爆炸以后 , 如果正反物质都是等量的话 , 点的周围是一片混沌能量体 , 混沌的东西就无法演变成我们所见的星系或者星球 。
所以 , 研究中微子的人认为中微子打破了宇宙大爆炸的平衡 , 才使得宇宙在后来向外扩张的演化过程中 , 形成了星球、星系这些肉眼可见的物质 。
无论是中微子还是宇宙探测 , 在科学领域都属于基础研究 。
武建华对时代周报采访人员说 , 这个项目也类似贵州的“天眼”(俗称“大锅”)只能先研究清楚物质本身的性质是什么 , 至于未来如何掌握并且利用 , 只能以后再说了 。
中微子自1956年被发现以来 , 已经有四位不同国籍的物理学家在这个领域获得了诺贝尔物理学奖 , 但一个诺奖获得者背后庞大的团队和国家实力 , 往往是大家忽略的 , “如果能把项目经理推到诺奖当然很了不起 , 但还是要看运气 。”
城市|广东埋得最深的秘密:在地下700米
文章图片

从地下回到地面
时代周报采访人员摄
 
从地下700米回到地面需要15分钟 , 在距离和时间之外 , 这还有另一层意义:它是江门开平碉楼、侨乡、马冈鹅、建筑之乡和宇宙大爆炸之间的通道;是世俗社会的KPI和反物质消失之迷的通道 。
下一步 , 中微子实验还将带动江门的科技产业 , 除了建设中微子科技科普展馆以外 , 还将建设国际科学小镇 , 当地政府计划将这里打造成中科院的后花园、新分部、科技发布中心和国际会展中心 , 也会带动当地建设科研创新城 , 吸引高端人才聚集 。
这个广东埋得最深的一个秘密 , 在江门开平的地下700米 。
700米之上 , 是人间的风雨和孤寂 , 是开平这片土地饱经沧桑的闯荡与坚守 。700米之下 , 是天堂的彩虹与邂逅 , 是科研人员仰望星空的浪漫与期许 。
人间烟火与星辰大海 , 没想到在这里不期而遇 。

    推荐阅读