Skip to content

廣東埋得最深的一個秘密,在地下700米

作為一個科研工作者,武建華最近話說得很多。

坊間流傳著中國科學院在廣東江門開平地下 700 米的中微子實驗室,在 6 月 27
日注入兩萬噸水,那之後,人們再也無法用肉眼看到中微子捕捉器這個 ” 國之重器 ” 了。

所以,從 6 月初開始,來參觀的人變多了,武建華需要向來訪者介紹他們在做什麽。

3f7ade241a6f79dd09d8480713702a1d

捕捉中微子的球體 時代周報記者攝

” 中微子
“,這種科技純度高的詞匯,在開平這個以碉樓、瀨粉、僑鄉和馬岡鵝為主線故事的城市裏,似乎有些格格不入,但又是格外和諧。

武建華是這項實驗工程辦常駐現場的主管。這個來自山東菏澤的小夥,中科院博士畢業後,就開始參與這個實驗。

他說,很多中科院高能所的人在這個不大出名的地方生活了好多年,作為北方人對開平了解甚少不足為奇,就如世人對中微子同樣陌生一樣。

坊間還有另一個傳聞——如果中國在未來幾年獲得諾貝爾物理學獎,最有可能的候選人,就是出自這個山溝溝裏的中微子實驗。

武建華笑了,” 雖說要看運氣,但也不是不可能 “。

文 | 黎廣

本文轉載自時代周報旗下微信公眾號 ” 篤誠記工作室 “(ID:DUCHENGJIPLUS),原文首發於 2022
年 6 月 30 日,原標題為《廣東埋得最深的秘密:在地下 700
米》,不代表瞭望智庫觀點。

1

如何抵達地下 700 米

央視在最近的大灣區直播中提到,開平的中微子實驗,是國之重器。

在中科院高能物理研究所的介紹中,這個實驗從 2013 年立項,2015
年初基建開工,至今已近十年,但在廣東,它的名氣似乎沒有與地位相匹配。

” 其實與貴州‘天眼’相比,廣東的中微子實驗,兩者都是科學研究的裝置,貴州天眼名氣在外,實際上中微子實驗也毫不遜色。”

這種表述符合武建華這樣的科學工作者,不張揚,不強求,隻是安安靜靜地做好本職工作。

” 我們的確計劃在 6 月 27
日後停止對外開放,所以大家知道這個消息之後就趕在這之前來參觀,不過這也有利於我們普及科學知識,是好事。”

但要進到那個地下 700 米的中微子實驗室,並不是靠雙腳就能完成的。

要進入這個國內最大的地下實驗洞室,需要乘坐由絞車纜繩拖拽的小火車,沿著 1266 米的斜井隧道,滑落到地下 700
米深處。

ee54e1d2ac043b2b62ffaaa4c0157c2e

乘坐小火車通往地下 700 米的深處 時代周報記者攝

第一次站在斜井平段的人會從這裏開始迷路——就像置身一個地下迷宮,而地底的燈光也明暗不一,過道甚至停著一台漆色斑駁的推土機。

來到實驗廳內部,就像站在一個深 71 米,跨度 49.5 米的水桶邊緣,” 水桶 ”
中間還有一個巨大的鋼結構球體。

武建華向記者介紹說,6 月 22
日把這個不鏽鋼結構的球頂做好,接下來要在這個球體裏麵安裝有機玻璃球,等到有機玻璃球和捕捉器(光電倍增管)等設備安裝好,就要開始往 ”
水桶 ” 和 ” 球 ” 裏灌水。

” 所以外麵傳言的 27
號灌水的消息有誤,是從那一天開始我們要製作有機玻璃球了,這個施工過程對安裝環境的潔淨度要求比鋼結構嚴格很多,尤其是對有機玻璃進行聚合退火的過程中,灰塵可能會影響安裝質量,所以我們要盡可能減少人為幹擾。”

1a3a9c9c66c77fc1baa14d50e08ffae8

捕捉中微子球體的局部照片 時代周報記者攝

可以理解為施工結束,整個實驗廳除了一個密閉的鋼筋水桶,什麽也看不到,所以在 6 月 27
日前參觀的目的,就是為了看個球。

2

核電站中微子捕手

這個球是整個中微子實驗的核心。未來在這個球裏所發生的一切,或許都是解開宇宙之謎的一把鑰匙。

所謂中微子,其實有三種,在構成物質世界最基本的 12 種粒子中占了四分之一。

它非常奇怪,在行走中不帶電,重量隻有電子的百萬分之一,以接近光速運動,核輻射在它麵前隻能算個 ” 小弟 ”
——核輻射粒子在純鉛的物質中隻能走 10 厘米(所以人們用鉛屏蔽核輻射)。

但中微子可以無憂無慮地瞬間穿越,穿透能力驚人,對人體無害。

除了太陽不停釋放中微子外,其他星體包括地球、甚至人身上都會釋放。但這些零散的釋放都不如核電在裂變過程中的穩定。

中微子還有個特點,在傳播過程中會發生振蕩,在 50-55 公裏處來自反應堆的中微子振蕩效應最明顯。

” 我們這個位置就在金雞鎮和赤水鎮一帶的打石山下,距離廣東台山和陽江的兩個核電站都是 53
公裏,所以兩個核電站釋放的中微子,理論上都會在我們這個位置發生振蕩。”

a6e9a83655f17067dd5c7d7c6de7dd3b

正在施工中的中微子捕捉器 時代周報記者攝

當兩個核電站穩定的中微子束流傳播到這裏,並發生振蕩,這裏就是最佳的捕捉和觀察點,而深埋地下 700
米,是為了屏蔽宇宙和其他射線的幹擾。

武建華解釋,外界理解的 ” 注水 ” 的確沒錯,因為確實會分別在 ” 水桶 ” 和球體裏注入不同的水,”
外麵一層是超純水,即可以探測中微子,也可以用來屏蔽其它幹擾信號。玻璃球體裏注入的是液閃水,中微子如果在這個液體裏發生反應,就會出現熒光。於是,球體外密布的光電倍增管就會捕捉這些微光,把光信號脈衝成電信號,由數據獲取係統保存下來,提供給物理學家進行中微子分析研究。”

352545938dfe9d728255fc8f00126c3d

光電倍增管 時代周報記者攝

中微子實驗的這種工作邏輯,意味著當實驗開始以後,不能有任何的光進入實驗球內部。這才是坊間認為以後看不到這個球的根本邏輯。

但這也沒有錯。

畢竟未來在這兒出現的一點點光,都關乎星辰大海,人造的任何光源甚至帶來的任何灰塵,都對探索宇宙的未解之謎,帶來有誤的參考。

3

下一個諾貝爾

中微子實驗究竟會帶來什麽,答案可能是說不好。


它的意義不會像發現裂變或者原子、中子對人類社會那麽重要,但它可能是我們了解宇宙起源的一把鑰匙。比如我們在研究宇宙的時候,有些能量找不到了,那這些能量去幹嘛了。這些能量,可能就和中微子有關。”

宇宙大爆炸理論認為爆炸發生在一個點,當爆炸以後,如果正反物質都是等量的話,點的周圍是一片混沌能量體,混沌的東西就無法演變成我們所見的星係或者星球。

8041c9d2dab2cab24f6ad2468422771f

中微子捕捉器局部 時代周報記者攝

所以,研究中微子的人認為中微子打破了宇宙大爆炸的平衡,才使得宇宙在後來向外擴張的演化過程中,形成了星球、星係這些肉眼可見的物質。

無論是中微子還是宇宙探測,在科學領域都屬於基礎研究。

武建華對記者說,這個項目也類似貴州的 ” 天眼
“,隻能先研究清楚物質本身的性質是什麽,至於未來如何掌握並且利用,隻能以後再說了。

中微子自 1956
年被發現以來,已經有四位不同國籍的物理學家在這個領域獲得了諾貝爾物理學獎,但一個諾獎獲得者背後龐大的團隊和國家實力,往往是大家忽略的,”
如果能把項目經理推到諾獎當然很了不起,但還是要看運氣。”

87fc5cd1498173f60bbbc736f14500a1

從地下回到地麵 時代周報記者攝

從地下 700 米回到地麵需要 15
分鍾,在距離和時間之外,這還有另一層意義:它是江門開平碉樓、僑鄉、馬岡鵝、建築之鄉和宇宙大爆炸之間的通道;是世俗社會的 KPI
和反物質消失之迷的通道。

下一步,中微子實驗還將帶動江門的科技產業,除了建設中微子科技科普展館以外,還將建設國際科學小鎮,當地政府計劃將這裏打造成中科院的後花園、新分部、科技發布中心和國際會展中心,也會帶動當地建設科研創新城,吸引高端人才聚集

這個廣東埋得最深的一個秘密,在江門開平的地下 700 米。

700 米之上,是人間的風雨和孤寂,是開平這片土地飽經滄桑的闖蕩與堅守。700
米之下,是天堂的彩虹與邂逅,是科研人員仰望星空的浪漫與期許。

人間煙火與星辰大海,沒想到在這裏不期而遇。


探索更多來自 華客 的內容

訂閱即可透過電子郵件收到最新文章。