十年一剑 大亚湾中微子实验令世界瞩目

开栏的话 国之大事，首重科技。70年来，中国科技呈现出赶超世界强国的气魄。一次次科学突破，一件件工程问鼎，令人喜悦，令人感动。深埋山底的中微子探测器、九天之上的量子通信机……每一次闪烁，每一声嘀嗒，都是为新中国前进的步伐计数。70年来，中国科技的高光时刻频现，在此，本报特开设“科技创新70年·历程”专栏，让我们一起回顾中国科技发展征程上的精彩故事。

2012年3月8日，中科院高能物理研究所的报告大厅里，所长王贻芳宣布：中微子的第三种振荡模式被发现了！大厅里掌声雷动；1小时内，贺电与欢呼声从世界各地飞来。大亚湾中微子实验的成功，被称为新中国成立以来最重大的实验物理成就。

赢下这次强手如林的冲刺赛，中国科学家们不禁感慨十年来的酸甜苦辣。

上天眷顾有准备的人

2003年秋天，深圳东边40公里，来自北京的几位物理学家登上了海边的排牙山。

山上树木葱茏，也遮不住嶙嶙的花岗岩。近在咫尺，是大亚湾核电站灰色水泥外壳的4座反应堆。

物理学家难抑兴奋：核电站旁边有这样一座小山，难道是上天眷顾中国高能物理学界——核电站放出海量的中微子，可供测量；几百米厚的山体隔绝宇宙射线的干扰。

21世纪初，中微子成为高能物理学的宠儿。难以测量的它，寄托了解决宇宙基础谜题的希望。随着国际上看好中微子研究前景，俄、法、美、日、韩等国相继提出8个测量“中微子第三种振荡”方案。

此时，中科院高能所的王贻芳、曹俊拿出自己的人才基金，加上高能所特批的100万元，开始中微子实验的选址勘测。2003年，他们听说深圳大亚湾核电站边有座小山，立刻来勘查。

登上排牙山之前，他们的脑子里已有了主意：不造大探测器（当时认为只有体积大才能提高精度），而是做成几个小的、模块化的探测器。这样便于实验中探测器的远近点交换，而且运进去不需要太大的隧道，便于施工。

事实证明，大亚湾设施虽然完工晚于竞争对手，但由于探测器体积小，洞外安装完毕，运进去稍加调试就能工作。而且多模块探测大大降低了实验误差。

无私合作成就大科学工程

在科学家的论证和联络下，最终科技部、中科院、国家自然科学基金委、广东省、深圳市和中国广东核电集团共同出资1.57亿元，加上美国能源部出资3400万美元，大亚湾实验成为当时中国基础科学领域最大的项目。

中科院高能所在深圳无土地、无法人资格，不能向市政府申请开工。协调决定，以中广核集团的名义申请建设，深圳政府予以支持。

科学家备受感动：中微子实验不会为深圳市和中广核集团带来利润，只带来无限多的麻烦。而中广核集团慷慨出资3500万元。“大亚湾实验开创了国家、地方政府、企业及国际合作共同支持基础研究的先例。”中科院高能所原所长陈和生院士说。

“为了核电站的安全生产，我们必须要让爆破量达到最小。”工程项目经理车红星说，最小的一次爆破仅使用了200克炸药。

“为了执行核安全标准，我们的隧道建设延长了约2年。”大亚湾实验总工程师庄红林说，这次工程实施了近3000次爆破，开掘了3000米地下隧道和5个地下实验厅。

中心探测器钢罐，直径5米、高5米，壁厚仅1厘米，变形要在1毫米以内。广东中泽重工公司的洪紫林说，他们进行了80多次焊接试验，一个20吨的钢罐“用了一年多时间才完成”。

“成本是正常产品的7倍，单论这个项目我们是亏了钱的。”洪紫林说，“但我们能参与到国家项目中很荣幸。”

中国制造质量无可挑剔

实验中关键的“闪烁液体”，是中科院高能所自己研发配制的。要让钆与烷基苯混合起来，长期透明，很难。法国的实验，液闪100天就浑浊，实验被迫终止。大亚湾的科学家经过几年摸索，才把液闪配方的稳定流程搞清楚。他们掺入0.1%的一种稀土元素，缩短了中子的俘获时间同时降低噪声。

同一实验厅放置2—4个全同探测器进行对比测量，这个方案曾被美国合作方激烈质疑。最后证明中国人的想法是大胆而正确的。

装配大厅的水泥地面建设完工后，来自美国的科学家，趴在地上一寸一寸用硬木敲击，侧耳倾听，保证地面没有一点点空隙，以确保设备的安装质量。他们发现“中国人的施工质量无可挑剔”。

实验开始后，每天数据多达250GB，同时传输到北京中科院高能所和世界各合作单位，而中方的分析是最快的；最终结果采用了中方的分析。曹俊说，这归功于中方预先开发分析软件，并模拟演练。

别人在过年，大亚湾在冲刺。大亚湾的成功是“抢”出来的，与各国一流科研机构的合作中，中国团队凭实力赢得了尊重，让国际高能物理界看到了漂亮的中国数据，听到了响亮的中国声音。

争分夺秒率先撞线

3个实验大厅先后挖好。为争取时间，刚挖好的洞厅，就开始安装设备。新岩洞又热又潮湿，进去20分钟浑身湿透。回到宿舍，大家累得“只能躺着洗个凉水澡”。

装配吊车的一个螺栓坏了，由于是特制的，必须从河南取来。马上有科学家坐飞机过去，机场交接，即刻返回。

实验室电缆布线，设备工艺，与国际同行网上开会……为赢得国际竞争，大亚湾没有节假日，“白加黑”“五加二”，两班倒工作16个小时是常态。

在研制液闪大规模混制设备时，工作人员连续一个月试产，每天从上午忙到第二天凌晨4时。

2011年，日、美、法等国相继发布了中微子第三种震荡的“迹象”。为首先撞线，大亚湾果断改变8探测器的方案，先使用6个探测器，2011年12月24日起至2012年2月17日抢先测数。成功结果就来自这一阶段的数据。

论证4年，施工3年，安装实验设施1年，取数55天，分析只用半个月，这就是大亚湾的速度。进度曾经领先世界的韩国同行，在中科院高能所成功后3周发布了类似结果。

中科院高能所宣布成功当天，李政道先生发来邮件：“这是物理学上具有重要基础意义的一项重大成就。”

大亚湾人自称“一群勤劳的蚂蚁”：工作在阴暗潮湿的隧道，却造出一座美丽的科学宫殿。