<p id="9rrnn"></p>
<track id="9rrnn"><strike id="9rrnn"></strike></track>

      <address id="9rrnn"></address><noframes id="9rrnn">
      <pre id="9rrnn"><strike id="9rrnn"></strike></pre>

               
           
            您現在的位置:首頁 > 新聞動態 > 傳媒掃描 > 2022年
           
          【南方都市報】直擊地下700米洞穴的大科學裝置,探秘大國重器有多牛?
          2022-09-02|文章來源: |【
           

            8月中旬,廣東江門市,雨時下時停。

            不出意外地,在媒體座談會上,中科院高能物理研究所所長、中科院院士王貽芳又一次遇到了那個這些年回答過無數次的問題,“為什么要建(大科學裝置),有什么用?”或者說“跟我們普通人有什么關系?”

            這位物理學家一如既往耐心地從中微子是什么講起,講競爭激烈的國際中微子研究,講對于宇宙基本規律的探索,講各國的基礎研究。

            呼吁多年,王貽芳也感到了這些年大家對大科學裝置的積極變化。在他看來,“建設大科學裝置就像誰最先有望遠鏡、顯微鏡,誰最早得到科學最新的東西,誰做了誰就走在前面?!?/p>

            他還談到了國際合作對于基礎研究的重要性。江門中微子實驗是19個國家和地區共同參與的一次大規模國際合作,這在此前并不多見。近年來,無論是大亞灣反應堆中微子實驗、江門中微子實驗還是大型環形正負電子對撞機,中科院高能所正逐漸把世界科研的目光吸引到中國。

          中科院高能物理研究所所長、中科院院士王貽芳。中科院高能所供圖

            地下700米的大國重器

            江門中微子實驗位于廣東省江門開平市金雞鎮的一個村落,一路坐車從窗外看去,可以看到大片的農田、民房,偶爾出現的農家樂飯店低矮破舊。

            很多人不知道的是,這里默默進行著一場國際“競賽”:這個以測量中微子質量順序為首要科學目標的大科學裝置,建成后將與日本的“頂級神岡中微子探測器”和美國的“深部地下中微子實驗”設施形成中微子研究的鼎足之勢。

            江門中微子實驗。南都記者 王凡 攝

            為什么選址在這里?王貽芳告訴記者,最終確定在這里,是因為從地圖上看,這里和陽江核電站、臺山核電站正好形成一個“等腰三角形”,實驗室距離兩個核電站均為53公里。據了解,核電站發電會產生大量中微子,距離核反應堆50-55公里的地方建造往往是理想的地點?!袄脙蓚€核電站,我們的實驗造價就省了一半的錢?!彼f。

            乘坐近15分鐘的軌道牽引車后,南都記者來到地下700米的山洞——實驗大廳所在地。在這里,記者看到了江門中微子實驗的“心臟”——中微子探測器。探測器的主支撐結構是一個巨大的“鋼球”,使用了大約900噸的不銹鋼材料。王貽芳解釋稱,“和碳鋼相比,不銹鋼較軟,且較難得到需要的剛度和精度,但鋼球在水中需浸泡30年,還是得用不銹鋼?!?/p>

            地下700米的山洞。南都記者 王凡 攝

            中微子探測器。中科院高能所供圖

            未來,中微子探測器將浸泡在位于地下實驗大廳內44米深的水池中央,它由直徑41米的不銹鋼網殼、直徑35.4米的有機玻璃球、以及2萬噸液體閃爍體、2萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管等關鍵部件組成。

            據介紹,之所以把探測器放在很深的地下,是用巖石來阻擋宇宙射線,將其泡在水池中,是用水來阻擋來自巖石、空氣、灰塵的天然放射性干擾。

            那什么是液體閃爍體,光電倍增管又是干什么的?據了解,液體閃爍體99.7%的成份是日用洗滌劑的一種原材料——烷基苯,液體閃爍體是探測中微子的介質,當大量中微子穿過探測器時,偶爾會在探測器內發生反應,發出極其微弱的閃爍光。

            按照設計,液體閃爍體被密封在鋼和有機玻璃制作的容器中,然后被浸泡在一個巨大的水池中。鋼架上將安裝可以將光信號轉變成電信號的光電倍增管,中微子在液體閃爍體中發生反應后發出的閃爍光可以被光電倍增管捕捉到。探測器建成后,水池將封蓋,探測器將在“不見天日”的情況下運行30年。

            王貽芳向南都記者介紹這一“大國重器”。中科院高能所供圖

            捕捉“幽靈粒子”

            了解江門中微子實驗,需要先談談什么是中微子。中微子被稱為“幽靈粒子”,因為它在十二種基本粒子中最小、最輕,也沒有電荷,最難探測,所以人們對它的了解也最少。

            王貽芳曾用一個比喻這樣介紹自己的研究對象:蓋房子需要磚,所有的基本粒子就像是磚塊,一起構成了宇宙,這些磚塊共有12種,其中3種就是中微子。通過研究中微子,可以知道物質世界的構成,知道物質世界為什么成為今天的世界。

            來自世界各國的科學家,都絞盡腦汁去捕捉中微子的蛛絲馬跡。中微子分為電子中微子、μ中微子和τ中微子三種,中微子振蕩就是指三種中微子的相互轉化和混合。在此之前,日本和加拿大的科學家發現已知三種中微子之間的兩種振蕩模式,但第三種中微子振蕩模式一直未被發現。

            2012年3月,王貽芳領銜的大亞灣中微子團隊宣布,首次探測到中微子的第三種振蕩模式。這一發現為超出標準模型的新物理研究,特別是解釋宇宙中物質與反物質不對稱性提供了可能。這一成果使得王貽芳被授予2016年“基礎物理學突破獎”,他也是唯一獲得該獎項的中國科學家。

            2020年12月,大亞灣核反應堆中微子實驗裝置退役,后繼者就是江門中微子實驗。相較前者,江門中微子實驗以“測量中微子的質量順序”為首要科學目標,這也是國際中微子研究的核心問題,而且此次實驗規模更大,實驗也更加靈敏。

            王貽芳告訴南都記者,從世界范圍來看,中微子研究是高能物理界最熱門的研究領域之一,另一個則是希格斯粒子。目前,該領域國際競爭也相當激烈。被問及是否擔心其他國家率先取得成果,王貽芳顯得很有信心,“現在看不會,我們比他們提早5年?!?/p>

            國際科學界非常重視中微子,諾貝爾物理學獎多次頒發給相關研究。被問到是否有可能憑此成果獲諾貝爾獎,他顯得毫不在意,“誰曉得,跟這沒什么關系?!?/p>

            以測量中微子質量順序為首要科學目標的大科學裝置。南都記者 王凡 攝

            大科學裝置成為城市“名片”

            不出意外地,在媒體座談會上,王貽芳又一次遇到了那個這些年回答過無數次的問題,“為什么要建,有什么用?”或者說“跟我們普通人有什么關系?”

            在他看來,大科學裝置分為兩類,一類具有應用價值,還有一類立足基礎科學前沿,不直接產生經濟效益。前者指的是,一些大科學裝置他們本身可以和國家重大需求相結合,帶來的效益顯而易見,比如中國散裂中子源,江門中微子實驗則更多屬于后者。

            中國科學院高能物理研究所副所長、散裂中子源科學中心主任陳延偉告訴南都記者,國家發改委布局建設的中國散裂中子源當初落戶東莞市大朗鎮時,這里還只有一大片荔枝林。如今投入應用4年時間,中國散裂中子源已成為相當“火爆”的科學裝置,多家科研團隊和企業排隊申請應用。

            了解散裂中子源,首先從中子講起。中子由于不帶電,不易受到帶電質子和電子的阻礙,能比其他探測方式更為輕松地穿透物質。中子束打到被研究的樣品身上,大多數會不受任何阻礙而穿過樣品,但有些中子會與研究對象的原子核發生相互作用,其運動方向也會發生改變,向四周“散射”。測量中子散射的軌跡及其能量和動量的變化,就可以精確地反推出物質的結構。

            為了源源不斷地產生中子,科學家們要建設一個類似于“中子工廠”的大科學裝置,這就是散裂中子源裝置,人們把它稱為研究物質材料微觀結構的“超級顯微鏡”。

            據陳延偉介紹,中國散裂中子源為國家急需的許多高性能結構材料攻關提供了關鍵技術平臺。舉例來說,無論是高鐵的車輪還是飛機的發動機都可能出現金屬疲勞,現在科學家通過散裂中子源來測量金屬疲勞的程度,這和千萬人的生命安全息息相關。

            不僅如此,大科學裝置落地后,成千上萬的高科技人才匯集于此,優化了當地的人才結構。而對于當地的大學和企業來說,影響更加直接。

            陳延偉告訴南都記者,如今這里的年均公眾參觀訪問量超1萬人次。最夸張的是一次科普活動中,科研人員半天就接待了6000人次,“從香港、湖北、湖南等地專程過來的車一路排到了高速路口?!蹦壳?,該平臺的注冊用戶已超過3800人,2021至2022年度申請課題數同比增長了122%,課題申請的通過率為29%,相當于100份課題申請書中只有29份能夠通過。

            在王貽芳看來,無論是FAST天眼也好,中國散裂中子源也好,這些大科學裝置都提升了地方的知名度,成為了所在城市的一張名片?!氨热缭跂|莞,有人聽說隔壁就是中國散裂中子源,那人家就愿意來投資?!?/p>

            江門中微子實驗位于廣東省江門開平市金雞鎮的一個村落。中科院高能所供圖

            “我們為了自己的科學去做”

            事實上,江門中微子實驗也間接催生了不少新技術和新產業,其中最常被提起的就是關鍵器件——光電倍增管。

            在地下700米的實驗大廳,南都記者見到了外形酷似“圓眼睛燈泡”的光電倍增管。據了解,國內曾經生產過小光電倍增管,后來被日本濱松壟斷。為了滿足江門中微子實驗“世界最高探測效率”的需求,研究所與企業成立聯合體共同研制20英寸的光電倍增管。經過6年的努力終于達到要求,實現了批量生產。之后研制的高速光電器件被廣泛應用于國家安全、醫療、科研等方面。

            “我們不跟他提需求,企業也想不到做這些事情?!蓖踬O芳曾在2021未來青年論壇上發表演講時稱,正是科學家和工程師的這一次合作,使中國的光電器件一下子走到了國際前列。

            在很多人眼中,不少大科學裝置距離人們的生活太過遙遠。過去這些年,王貽芳在多個場合向外行人科普自己在做的中微子研究,但他也明白,讓大家都聽懂不太現實,自己只能盡力而為。

            座談會上,有媒體提問,江門中微子實驗會對當地乃至粵港澳大灣區的創新升級帶來什么?面對這個有些“宏大”的問題,王貽芳回應說,“我們做的大科學裝置只是貢獻自己很小的一份力量,把我們自己的事情做好,剩下的事情自然而然會發生,但我們不是為了這些影響做的,我們為了自己的科學去做?!?/p>

            在所有的動機中,真正讓王貽芳和他的科學家同事們愿意耗費多年心血(大科學裝置從提出到建造往往以5年、10年為計)的根本動機,就是希望了解這個世界的好奇心?!皩W物理就希望了解這個世界,初心就是希望在對整個物質世界的認識中能做出自己的一點貢獻?!彼f。

            呼吁這么多年,王貽芳也感到了這些年大家對大科學裝置的積極變化。陳延偉也有類似感受,十幾年前散裂中子源初到廣東東莞時,大家對大科學裝置幾乎完全不了解,他們還曾帶了不少當地村民到散裂中子源參觀并講解。如今,已經有越來越多人認識到大科學裝置的重要性。

            王貽芳告訴記者,人們覺得大科學裝置有用,更多是認為大科學裝置主要解決國家目前經濟發展的需求,不過在他看來,這是大科學裝置成果的其中一個方面,更重要的是要讓中國的基礎研究走在國際前列。

            如今,全世界高能物理學界正在展開一場無聲的“競賽”。王貽芳認為,人們通過各種儀器擴展自己的感知能力,比如眼鏡、望遠鏡、顯微鏡,現在用的是加速器,越小的粒子需要越大的科學裝置,現在就看誰先下決心去做這件事情,“就像誰最先有望遠鏡、顯微鏡,誰最早得到科學上最新的東西,誰做了誰就走在前面?!?/p>

            談國際合作:如果不能吸引別人投資,說明你還不夠優秀

            自2014年成立國際合作組,江門中微子實驗至今已發展為由19個國家和地區的74個科研單位600余位科學家組成的大型國際合作組,如此大規模的國際合作可能在中國科學界是第一次。

            王貽芳認為,用于基礎研究的大科學裝置一定要有充分的國際合作,要積極爭取國外的參與和實物貢獻。據介紹,江門中微子實驗國外人數上貢獻了一半之多。

            對于基礎研究來說,這種國際合作使得投入更加有效,覆蓋面更廣,研究成果的影響力也會擴大,“十幾個國家,這些人都會到自己國家宣傳,項目影響力可能會乘以5倍、10倍?!?/p>

            此外,國際合作對于選擇優秀的項目極其重要,在項目立項階段,國際評審能避免利益沖突。一個項目在17個國家都能有說服力,那說明這個項目很可行?!叭绻悴荒芪齽e人投資,那說明你不夠優秀?!蓖踬O芳說。

            近年來,無論是大亞灣反應堆中微子實驗、江門中微子實驗還是大型環形正負電子對撞機,中科院高能所正逐漸把世界科研的目光吸引到中國?!鞍岩粋€科學的中心建在中國,讓別人向往我們,讓他們都到我們這里來?!蓖踬O芳說。

          源自南方都市報 2022.8.31版 原地址:https://m.mp.oeeee.com/a/BAAFRD000020220831718141.html?layer=2&share=chat&isndappinstalled=0&wxuid=ogVRcdMFq5d2C1cr0hVA2lI6EadM&wxsalt=8ae976


           
          中國科學院高能物理研究所    備案序號:京ICP備05002790號-1    文保網安備案號:110402500050
          地址:北京市918信箱    郵編:100049    電話:86-10-88235008    Email:ihep@ihep.ac.cn
          无码毛片高潮一级一级喷水
          <p id="9rrnn"></p>
          <track id="9rrnn"><strike id="9rrnn"></strike></track>

              <address id="9rrnn"></address><noframes id="9rrnn">
              <pre id="9rrnn"><strike id="9rrnn"></strike></pre>