當(dāng)提出要建設(shè)某個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)施的時(shí)候，一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家必須要問(wèn)自己幾個(gè)問(wèn)題：哪些技術(shù)已經(jīng)滿足了實(shí)驗(yàn)技術(shù)？哪些需要自己研發(fā)？
“一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)施不能全部使用已有的技術(shù)，必須要發(fā)展自己的關(guān)鍵技術(shù)。基礎(chǔ)研究只有第一，沒(méi)有第二。只有擁有了過(guò)硬的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，才可能做出比別人更好的實(shí)驗(yàn)成果。做大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候，我們就提出一定要發(fā)展有機(jī)玻璃罐、液體閃爍體以及光電倍增管等關(guān)鍵技術(shù)。”中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副所長(zhǎng)曹俊說(shuō)。
在中微子探測(cè)器中，液體閃爍體主要用來(lái)捕獲中微子并發(fā)光，光電倍增管用來(lái)探測(cè)光，而有機(jī)玻璃罐是液體閃爍體的容器，用它把液體閃爍體和外部的天然放射性物質(zhì)隔開(kāi)。
為了提高測(cè)量精度，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出使用8個(gè)完全相同的中微子探測(cè)器，采用遠(yuǎn)近比較測(cè)量的方法，降低實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)靈敏度。“為了設(shè)計(jì)出幾乎一模一樣的探測(cè)器，我們對(duì)有機(jī)玻璃罐提出了近乎苛刻的精度要求，要求誤差要控制在5毫米以內(nèi)。”曹俊說(shuō)。
用有機(jī)玻璃做成的容器，我們?cè)诤Ｑ箴^里隨處可見(jiàn)，透過(guò)它們可以看到游來(lái)游去的海洋生物，但這種有機(jī)玻璃容器對(duì)精度的要求不高。不過(guò)，若把制作精度提到如此之高，將會(huì)大大增加有機(jī)玻璃罐的制作難度，熱彎成形、本體聚合等加工過(guò)程都會(huì)造成罐體的變形。
“2007年，我們把全國(guó)做有機(jī)玻璃產(chǎn)品的廠家都翻了一遍，找到了七八家產(chǎn)品做得比較好、研發(fā)能力比較強(qiáng)的廠家，但是它們都不敢為我們生產(chǎn)精度要求這么高的有機(jī)玻璃罐。”曹俊說(shuō)，它們平時(shí)為海洋館生產(chǎn)的類似產(chǎn)品，精度要求沒(méi)這么高。
那時(shí)候，國(guó)內(nèi)廠家?guī)缀醵紱](méi)有數(shù)控加工能力，因此他們都無(wú)法生產(chǎn)如此高精度的產(chǎn)品。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)最終并沒(méi)有使用國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的有機(jī)玻璃罐，而是由國(guó)外的合作者加工再運(yùn)到大亞灣。
等到建設(shè)江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)候，為了盡可能多地捕獲從核電站飛來(lái)的中微子，科學(xué)家計(jì)劃制造直徑為35.4米的空心有機(jī)玻璃球。造體積如此大球，且要使其扛住內(nèi)外液體巨大的壓力差，這樣的制造難度可謂史無(wú)前例。
“大亞灣時(shí)的經(jīng)歷，讓我心里都有陰影了，我覺(jué)得這么大的有機(jī)玻璃球我們肯定做不出來(lái)。”曹俊坦言，直徑為35.4米的有機(jī)玻璃球，全球都沒(méi)人做過(guò)，當(dāng)時(shí)世界上最大的用于粒子物理的有機(jī)玻璃球直徑才12米，而且生產(chǎn)過(guò)程中多次出問(wèn)題，前后花了兩年時(shí)間，差點(diǎn)失敗。
“抱著試試看的想法，2013年我們又對(duì)國(guó)內(nèi)的有機(jī)玻璃生產(chǎn)廠家做了一番調(diào)研。令人震驚的是，6年間，國(guó)內(nèi)有機(jī)玻璃產(chǎn)業(yè)上了一個(gè)檔次，我們發(fā)現(xiàn)竟然好幾個(gè)廠家都具備了數(shù)控加工能力，有可能做出這么大的有機(jī)玻璃球。”曹俊笑著說(shuō)，我們從中選擇了3個(gè)廠商進(jìn)行了為期3年的合作研發(fā)。
最終，通過(guò)招標(biāo)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所與江蘇湯臣新材料科技有限公司達(dá)成了合作協(xié)議。
未來(lái)，在地下洞室里現(xiàn)場(chǎng)組裝的國(guó)產(chǎn)有機(jī)玻璃球?qū)⒈环胖迷谝粋€(gè)直徑40多米、容積5萬(wàn)立方米的水池里，幫助科研人員捕捉從核電站飛來(lái)的中微子。（陸成寬）
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