當(dāng)提出要建設(shè)某個實(shí)驗(yàn)設(shè)施的時候，一位優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家必須要問自己幾個問題：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，沒有第二。只有擁有了過硬的實(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)。”中國科學(xué)院高能物理研究所副所長曹俊說。

在中微子探測器中，液體閃爍體主要用來捕獲中微子并發(fā)光，光電倍增管用來探測光，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。

為了提高測量精度，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出使用8個完全相同的中微子探測器，采用遠(yuǎn)近比較測量的方法，降低實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)靈敏度。“為了設(shè)計出幾乎一模一樣的探測器，我們對有機(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。

用有機(jī)玻璃做成的容器，我們在海洋館里隨處可見，透過它們可以看到游來游去的海洋生物，但這種有機(jī)玻璃容器對精度的要求不高。不過，若把制作精度提到如此之高，將會大大增加有機(jī)玻璃罐的制作難度，熱彎成形、本體聚合等加工過程都會造成罐體的變形。

“2007年，我們把全國做有機(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，它們平時為海洋館生產(chǎn)的類似產(chǎn)品，精度要求沒這么高。

那時候，國內(nèi)廠家?guī)缀醵紱]有數(shù)控加工能力，因此他們都無法生產(chǎn)如此高精度的產(chǎn)品。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)最終并沒有使用國內(nèi)廠家生產(chǎn)的有機(jī)玻璃罐，而是由國外的合作者加工再運(yùn)到大亞灣。

等到建設(shè)江門中微子實(shí)驗(yàn)裝置時候，為了盡可能多地捕獲從核電站飛來的中微子，科學(xué)家計劃制造直徑為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前例。

“大亞灣時的經(jīng)歷，讓我心里都有陰影了，我覺得這么大的有機(jī)玻璃球我們肯定做不出來。”曹俊坦言，直徑為35.4米的有機(jī)玻璃球，全球都沒人做過，當(dāng)時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)過程中多次出問題，前后花了兩年時間，差點(diǎn)失敗。

“抱著試試看的想法，2013年我們又對國內(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，國內(nèi)有機(jī)玻璃產(chǎn)業(yè)上了一個檔次，我們發(fā)現(xiàn)竟然好幾個廠家都具備了數(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，我們從中選擇了3個廠商進(jìn)行了為期3年的合作研發(fā)。

最終，通過招標(biāo)，中國科學(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，在地下洞室里現(xiàn)場組裝的國產(chǎn)有機(jī)玻璃球?qū)⒈环胖迷谝粋€直徑40多米、容積5萬立方米的水池里，幫助科研人員捕捉從核電站飛來的中微子。

關(guān)鍵詞： 技術(shù) 實(shí)驗(yàn)技術(shù) 研發(fā)