“此時此刻，光是你的指甲蓋大小的面積就已經(jīng)有千萬億個中微子穿透了。”
中微子是構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子之一，有大量謎團尚未解開。中國科學院高能物理研究所高級工程師物理學博士武建華說道，如果把中微子像激光一樣聚在一起，能量足夠高的話，可以定向地穿過核彈，使核彈失效，“就有點像《三體》里面的一些現(xiàn)象。”7月22日，由廣東省委網(wǎng)信辦聯(lián)合廣東省大灣區(qū)辦主辦的“未來已來·灣有引力”網(wǎng)絡(luò)主題采風活動走進江門，深入地底探宇宙奧秘，看國之重器背后的支撐力量。
▲正在建設(shè)中的江門中微子實驗裝置。
工期十年
實驗裝置地下建筑系國內(nèi)最大地下硐室
江門開平，人杰地靈之處，沿著斜井軌道，如水晶球般的探測器正靜臥于地底700米處，這里就是能捕獲“幽靈粒子”的國之重器藏身地—江門中微子實驗室。
中微子無處不在，以接近光速運動，很難與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此非常難被捕獲，被稱為“幽靈粒子”。江門中微子實驗室正建造一個有效質(zhì)量為2萬噸的球形液體閃爍體探測器，外形如同巨大的玻璃球般，玻璃球的外側(cè)正在安裝光電倍增管（PMT），將用于捕獲“幽靈粒子”穿過時發(fā)出的光，建成后將是世界上探測效率最高的中微子探測器。
值得留意的是，近日，兵器工業(yè)集團有兩個產(chǎn)品入選100件新時代見證物名單，其中就包括了光電倍增管。
“在我們研發(fā)出來之前，世界上只有日本濱松能做，當時我們要采購2萬個，他們要價很高，我們根本承擔不起。” 2013年，江門中微子實驗室剛立項，剛畢業(yè)的武建華就應(yīng)聘到了該項目中。面對遠超預(yù)算的采購價，高能所聯(lián)合了國內(nèi)的幾家研究單位和企業(yè)共同研發(fā)，最終研發(fā)成功，打斷了日本濱松的國際壟斷，2萬支中有1.5萬支是用的國產(chǎn)PMT,目前，這些國產(chǎn)自研的光電倍增管正一個個被安裝在探測器上。
“聽說日本那邊新的實驗計劃采購我國的光電倍增管，我們準備返銷了。”武建華說到，“基礎(chǔ)物理研究本身沒什么經(jīng)濟效益，但在做基礎(chǔ)物理研究的過程中會發(fā)展出很多新的技術(shù)。”
“做這種大科學裝置其實是很困難的，一個項目生命周期一般都要10年，或者更長的時間，我第一次來到這里的時候，地面還是一片皇帝柑的果園。實驗室建設(shè)后，每天只能捕獲五六十個中微子事例，一些物理目標的研究可能需要五六年時間才能積累足夠的數(shù)據(jù)量。”物理學出身的武建華參與江門中微子實驗以來，“在江門待的最長時間一年有300多天。”
“一開始選址的時候看了很多地方，根據(jù)物理學家的計算，距離反應(yīng)堆50-55公里的范圍內(nèi)是最適合中微子質(zhì)量順序測量研究的，最后圈在江門開平是因為這里距陽江和臺山核電站的距離是53公里，并且這個山下面有方圓兩公里的比較完整的花崗巖，具備我們在地下挖洞建實驗室的條件。“現(xiàn)在我們所處的地下實驗大廳是國內(nèi)最大跨度的地下硐室。”
▲采風團參觀中微子實驗裝置。
目前，江門中微子實驗室探測器建設(shè)已大約完成一半，明年四月之前完成全部探測器的安裝并開始灌裝液體，預(yù)計明年年底前開始運行。
從選址到現(xiàn)在即將建成，歷時十年，“等到真正的有成果出來，被同行、被國際認可說中國有這么一個中微子實驗，那我就感到挺自豪的。”武建華說。
灣區(qū)新時代
接力大亞灣中微子實驗室
十年聚變，沉睡在國內(nèi)最大地下硐室的國之重器即將喚醒，科研碩果正加速孕育中，灣區(qū)新時代到來。
江門中微子實驗室就是接力大亞灣中微子實驗室，位于深圳的大亞灣中微子實驗室，在2012年成功發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種震蕩模式，這是中國誕生的一項重大物理成果，被稱為中微子物理的一個里程碑。
中微子在宇宙演化、太陽及超新星中微子的產(chǎn)生與傳播、各種長基線中微子振蕩等方面有重要影響，是研究天體和地球內(nèi)部的探針，將在檢驗超新星爆發(fā)機制、驗證地球物理模型、研究太陽物理等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
“如果它攜帶的能量足夠大的話，破壞力還是很強的。”據(jù)武建華介紹，理論上，如果能像激光一樣產(chǎn)生中微子的束流，能量足夠高的話，可以定向地穿過核彈，使核彈不良爆發(fā)或者失效，“就有點像《三體》里面的一些現(xiàn)象。”
在《三體》中的其中一位主人公就是研究粒子物理，研究粒子物理一個途徑是觀測宇宙射線。中微子研究是粒子物理、天體物理、宇宙學、地球科學等學科的交叉。
“中微子未來的一個應(yīng)用方向是用于通訊，因為它是直線傳播的，如果把帶有信息編碼的中微子朝著一個方向去發(fā)射、去接收，然后把它給破譯出來，信息就會獲取到了，會大大提高通訊效率。”武建華介紹到。
來源：南方都市報
