中微子|给幽灵粒子称“重” 揭秘宇宙演化之谜 | 对话中国科学院高能物理研究所副所长、江门中微子实验项目副发言人曹俊( 二 )
超新星对于宇宙的演化非常重要 。 超新星中微子有两类：超新星背景中微子和超新星爆发中微子 。 宇宙中超新星在不停地爆发 ， 它们不停地来到地球 ， 称为超新星背景中微子 ， 但由于距离遥远 ， 数量特别少 ， 人类还没有测到过 ， 江门中微子实验有可能最先测到它 。 它能给我们很多关于宇宙的信息 ， 比如恒星形成的速率 。
另一类是超新星爆发中微子 ， 过程只持续10秒 ， 人类第一次看到是1987年 ， 由日本神冈第一代探测器看到（获2002年物理学诺奖） 。 人类目前总共才看到20多个超新星爆发中微子 。 如果类似的近距离超新星再爆发一次 ， 江门中微子项目将能看到5000个超新星爆发中微子 。
超新星爆炸有三个主要过程：1.塌缩时中子化 ， 只持续几十毫秒；2.塌缩的物质撞到很硬的核上开始反弹 ， 形成冲击波；3.慢慢冷却 。 这三个过程都会释放出有各自特征的中微子 。 超新星有不同的理论模型 ， 差别较大 ， 我们将来一旦测到了 ， 可以判断哪个理论比较合理 ， 或者我们提出一个新的理论 ， 可能有非常重大的发现 。
超新星背景中微子我们肯定能看到 ， 超新星爆发中微子则要看运气 ，1987年后再也没有发生近距离的超新星爆炸事件 ， 人类再没有看到相关的中微子 。
此前日本和美国的实验项目只能看到电子中微子 ， 但我们江门项目用液闪能看到全部中微子：电子中微子、缪中微子和陶中微子 。 这3种中微子在超新星爆发中都会起作用 ， 而我们通过液闪可以从不同角度来观测超新星 。 
文章图片
图自通讯员刘悦湘
出租车上“聊”出来的实验
广州日报：江门中微子实验项目是怎么提出来的？
曹俊：此前大亚湾中微子实验发现了第三种振荡模式 ， 其国际影响非常大 ， 天时地利之下 ， 我们中微子研究团队走到了世界粒子物理的最前沿 。
江门中微子实验项目的提出很有意思 。 2007年大亚湾中微子项目才开工 ， 中科院高能所的王贻芳所长就很有前瞻性 ， 他当时就在想：下一步要怎么走？2008年3月 ， 我们坐在从深圳机场到罗湖口岸的出租车上 ， 一路聊各种可能性 ， 最后谈到用反应堆测中微子的质量顺序 。 我当时有两个担心 ， 一个是项目花钱太多 ， 比大亚湾项目要贵10倍；另一个是当时世界上最好的技术也做不出所需的探测器 。 王贻芳想了想 ， 说“这个非常好” 。 他表示 ， 我国经济发展很快 ， 现在觉得费用贵 ， 再过十几年就不觉得贵了 。 而技术上再花十几年时间 ， 所需的技术就研发出来了 。 于是我们回到北京就开始写文章 ， 从科学上规划这个实验 。
2012年 ， 大亚湾中微子实验出了结果 ， 测到的振荡很大 ， 使得在江门的实验变得可行 。 我们马上向中科院申请江门中微子实验项目 ， 第2年就立项了 ， 后来我们就一边设计探测器 ， 一边加速光电倍增管的研发 。 
文章图片
图自通讯员刘悦湘
大亚湾项目为江门项目培养了骨干
广州日报：大亚湾中微子实验计划将于今年年底退役 ， 你从2003年起从事大亚湾反应堆中微子实验研究 ， 请谈谈在实验中的难忘经历、以及大亚湾项目对江门项目的影响 。
曹俊：我当时在美国费米实验室做博士后 ， 2003年9月 ， 王贻芳邀请我回国 ， 那时国内搞中微子研究的很少 ， 我第一次设计自己的实验项目感到很开心 。 王贻芳提出概念框架 ， 我负责模拟计算 ， 给出各项设计参数 ， 前一两年几乎是我一个人在算 ， 白天晚上都在办公室度过 。
后来参加人员和自己培养的学生都多了起来 ， 但工作仍然高度紧张 。 记得2011年底 ， 大亚湾实验的数据分析进入关键阶段 ， 面临激烈的国际竞争 ， 整个团队士气高昂 ， 争分夺秒开展研究 。 有一天晚上到凌晨1时许 ， 我突然想到一个问题 ， 给几个年轻人发了封邮件 ， 没想到一会儿就收到几封回信讨论这个问题 。 我说既然都没睡 ， 那就开个会吧 ， 于是凌晨2时召集了视频电话会 ， 当场解决了这个问题 。 当年在大亚湾中微子项目中培养的一批年轻人 ， 现在都成了江门中微子实验项目的骨干 。 
文章图片
曹俊
江门中微子带动一批技术创新
广州日报：江门中微子实验项目带动了国内哪些相关技术创新？
曹俊：大亚湾项目时 ， 我们找遍了全国 ， 确实没有厂家能做高精度的有机玻璃罐；到了江门项目 ， 有机玻璃球的难度又大了很多倍 ， 但我们动员了国内最顶尖的科研力量 ， 跟几个厂家一起研发解决技术难题 。 比如有机玻璃板弯成球状后 ， 发现透光率下降 ， 我们通过研究给解决了 。 如今我们做出了天然放射性本底最干净的有机玻璃板 ， 后来连意大利的暗物质实验项目也决定采用我们的有机玻璃板 。
科学家总想把设备做得最好 ， 而工具越好 ， 我们科学发现的能力就越强 。 几乎每个系统我们都要全面调研、分析 ， 看有可能做到什么程度 ， 这样也会把生产厂家的能力推向极致 ， 并实现突破 。 比如国内自主研发的光电倍增管 ， 本来性能已经达到国际先进水平 ， 已经在批量生产 ， 但我们觉得还有提高的余地 ， 就要求厂家慢下来 ， 边生产边琢磨工艺 ， 果然后来又提升了一截 ， 现在是世界上效率最高的 。
推荐阅读
- 夸克|再次刷新人类对物质的认知，四夸克组成的新粒子首次“现身”
- 国际观察 | 复活麦卡锡主义幽灵只会贻害世界
- 真相大白|交警发现“幽灵面包车”!把车拖走后真相大白…
- 交警|交警发现“幽灵面包车”！把车拖走后真相大白…
- 科学|每秒有亿万个中微子穿过你的身体，为什么你感觉不到？
- 祭司|第五人格：5款带有粒子效果的皮肤，特效超炫酷，还有龙凤彩蛋
- 麦卡锡主义|望海楼：“清洁网络”背后的麦卡锡主义幽灵
- 诡异|诡异高速公路，司机看到了“幽灵车”和“鬼影”，警方破案让人心痛
- 「人民日报海外版」人民日报海外版：“清洁网络”背后的麦卡锡主义幽灵人民日报海外版2020-08-18 07:52:590阅
- 叙事|幽灵公主：反「人类中心主义」下的传奇叙事，人与神的生存悲歌