這些企業為江門中微子實驗工程立下汗馬功勞

滾動播報
01/21

(來源:新華日報)

□ 本報記者 張 宣

1月18日,江門中微子實驗(JUNO)工程建設總結會在廣東江門項目現場召開。作為國際上首個建成並投入運行的新一代超大規模、超高精度中微子實驗裝置,這座深藏地下700米的「宇宙探祕神器」宣告建設收官,開啓探索宇宙深奧規律的新徵程。

會上,83座晶瑩剔透的有機玻璃獎盃格外引人注目,它們分別頒發給為項目作出卓越和突出貢獻的全國科技企業。而這些獎盃的特殊之處在於和中微子實驗裝置核心載體有機玻璃球材質一致,都由江蘇湯臣新材料科技有限公司製作。剛領到卓越貢獻獎的湯臣新材料公司董事長湯月生,小心翼翼地將獎盃安放妥當,才接通了記者的電話。「能為國家重器添磚加瓦,這份榮譽比什麼都珍貴。」電話那頭,他的聲音裏滿是自豪。

很多人好奇,中微子究竟是什麼?它被稱為宇宙中最古老、最神祕的「幽靈粒子」,質量極小,幾乎不與物質相互作用,卻藏着宇宙誕生與演化的核心密碼。探測這種「隱形使者」,需要一套前所未有的「超級裝備」,而江門中微子實驗裝置就像一座深埋地下的巨型實驗室,700米厚的山體如同天然屏障,將干擾信號隔絕在外,創造出近乎「絕對安靜」的探測環境。

這座「超級裝備」的核心,是一個13層樓高的探測器,其中央是直徑35.4米的有機玻璃球,裏面裝滿2萬噸液體閃爍體。當極少量中微子與液體原子核反應,會產生微弱閃光,外圍4萬多隻光電倍增管就像無數「眼睛」,將閃光放大數千萬倍,轉化為電子信號供科學家分析。

「這個有機玻璃球是整個項目的命脈,做不出來,項目就徹底失敗了。」湯月生回憶,2017年3月,湯臣新材料簽下1.08億元合同,承擔起這個世界最大有機玻璃球的生產組裝任務。在此之前,國際上最大的同類球體直徑僅12米,35.4米的尺寸意味着製造難度呈幾何級增長。

這個「水晶球」由263塊12釐米厚的有機玻璃面板無縫拼接而成,總重約600噸,卻要像雞蛋殼般輕薄精準。球心相對理論位置的偏差,在X、Y、Z軸方向都不能超過20毫米,相當於在十幾層樓高的球體上,誤差不能超過一枚硬幣的直徑。為了將透光率損失控制在2%以內,避免材料高溫黃變,團隊光是烘彎成型工藝就研究了一年多。

生產過程的嚴苛程度超乎想象。空氣中的微小塵埃都可能干擾實驗,湯臣新材料專門打造了密閉無塵車間和24小時恒溫生產線,從原料到成品全程隔絕污染。「項目方在檢測有機玻璃面板表面時甚至要求洗下來的水確保沒有任何雜質,要求苛刻到近乎‘變態’,但我們咬牙扛住了。」湯月生說。

7年攻堅中,團隊突破了無縫拼接、低本底控制等多項技術壁壘,還專門建造智能生產線滿足特殊要求。2022年7月,球面板運抵地下700米實驗室開始安裝。隨後,歷經8個月灌注,超純水置換為液體閃爍體,空心「玻璃球」終於變成裝滿探測介質的「水晶球」。這項技術如今已應用到海洋館隧道、建築結構件等領域,公司也藉此成為行業領跑者,產品出口到70多個國家。

如果說有機玻璃球是中微子探測的「容器」,那光電倍增管就是捕捉信號的「靈敏眼睛」。北方夜視科技(南京)研究院有限公司總經理孫建寧帶着團隊,完成了另一項看似不可能的任務:製造1.5萬隻20英寸高探測效率光電倍增管。

「這東西就像微弱光線的放大器,哪怕一個單光子,經過它都能變成可識別的電信號。」孫建寧解釋,中微子反應產生的閃光比螢火還微弱,沒有這種「超級眼睛」,信號根本無法捕捉。研發之路佈滿荊棘。2014年,研發已開展3年後,團隊發現探測效率不達標,所有人陷入絕望。「當時覺得之前的努力都白費了,技術路徑可能根本行不通。」

絕望過後是重整旗鼓。團隊聯合中國科學院高能物理研究所專家,日夜鑽研文獻,反覆試驗,最終找到工藝理解的偏差,創新出國際前沿的技術路徑。「崩潰之後的突破更令人愉悅,那種成就感一輩子難忘。」孫建寧說。團隊不僅成功攻克真空環境控制和光電轉換放大「兩大難關」,還實現了多項技術指標國際領先。

更讓人振奮的是,這一突破打破了國際壟斷。此前,國內大尺寸光電倍增管市場90%以上被國外佔據,價格高昂。北方夜視通過產學研聯盟,4年內完成從研製到量產,迫使國外競爭對手降價並改善服務。「我們背靠央企,扛起國家隊責任,必須實現全國產化。」孫建寧說。

項目初期,企業投入1.4億元建設生產線和採購硬件,加上良品率低,一度處於虧損狀態。但隨着技術成熟,產品不僅供應中微子實驗,還進入暗物質探測、醫療、安防等領域,從幾種發展到幾十種,預計2026年將突破上百種。「現在歐洲、美國的大型科研裝置都在關注我們的產品,我們徹底解決了這個領域‘卡脖子’的難題。」孫建寧語氣中滿是自豪。

「江蘇企業為項目立下了汗馬功勞。」中國科學院院士、江門中微子實驗項目經理王貽芳在總結會上對江蘇力量給予高度評價,「沒有他們的技術突破和堅守,實驗裝置根本無法建成。」

如今,江門中微子實驗運行兩個月就刷新兩項中微子振盪參數的世界紀錄,取得超越國際同類實驗10到20年的數據積累成果。這背後,是湯臣新材料七年磨一劍的堅守,是北方夜視十年攻關的執着,是我省科技企業產學研深度融合的生動實踐。

江蘇力量正以硬核科技為支點,撬動國家重大科技基礎設施建設。未來,這些從「國之重器」中誕生的技術成果,還將在更多領域開花結果,為科技強國建設注入源源不斷的動能。

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