曹俊:为做闪烁体容器, 我们翻遍了全国玻璃罐厂家



曹俊:为做闪烁体容器, 我们翻遍了全国玻璃罐厂家
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当提出要建设某个实验设施的时候 , 一位优秀的实验物理学家必须要问自己几个问题:哪些技术已经满足了实验技术?哪些需要自己研发?
【曹俊:为做闪烁体容器, 我们翻遍了全国玻璃罐厂家】“一个好的实验设施不能全部使用已有的技术 , 必须要发展自己的关键技术 。 基础研究只有第一 , 没有第二 。 只有拥有了过硬的实验技术 , 才可能做出比别人更好的实验成果 。 做大亚湾中微子实验方案的时候 , 我们就提出一定要发展有机玻璃罐、液体闪烁体以及光电倍增管等关键技术 。 ”中国科学院高能物理研究所副所长曹俊说 。
在中微子探测器中 , 液体闪烁体主要用来捕获中微子并发光 , 光电倍增管用来探测光 , 而有机玻璃罐是液体闪烁体的容器 , 用它把液体闪烁体和外部的天然放射性物质隔开 。
为了提高测量精度 , 大亚湾中微子实验团队创造性地提出使用8个完全相同的中微子探测器 , 采用远近比较测量的方法 , 降低实验误差 , 提高实验灵敏度 。 “为了设计出几乎一模一样的探测器 , 我们对有机玻璃罐提出了近乎苛刻的精度要求 , 要求误差要控制在5毫米以内 。 ”曹俊说 。
用有机玻璃做成的容器 , 我们在海洋馆里随处可见 , 透过它们可以看到游来游去的海洋生物 , 但这种有机玻璃容器对精度的要求不高 。 不过 , 若把制作精度提到如此之高 , 将会大大增加有机玻璃罐的制作难度 , 热弯成形、本体聚合等加工过程都会造成罐体的变形 。
“2007年 , 我们把全国做有机玻璃产品的厂家都翻了一遍 , 找到了七八家产品做得比较好、研发能力比较强的厂家 , 但是它们都不敢为我们生产精度要求这么高的有机玻璃罐 。 ”曹俊说 , 它们平时为海洋馆生产的类似产品 , 精度要求没这么高 。
那时候 , 国内厂家几乎都没有数控加工能力 , 因此他们都无法生产如此高精度的产品 。 大亚湾中微子实验最终并没有使用国内厂家生产的有机玻璃罐 , 而是由国外的合作者加工再运到大亚湾 。
等到建设江门中微子实验装置时候 , 为了尽可能多地捕获从核电站飞来的中微子 , 科学家计划制造直径为35.4米的空心有机玻璃球 。 造体积如此大球 , 且要使其扛住内外液体巨大的压力差 , 这样的制造难度可谓史无前例 。
“大亚湾时的经历 , 让我心里都有阴影了 , 我觉得这么大的有机玻璃球我们肯定做不出来 。 ”曹俊坦言 , 直径为35.4米的有机玻璃球 , 全球都没人做过 , 当时世界上最大的用于粒子物理的有机玻璃球直径才12米 , 而且生产过程中多次出问题 , 前后花了两年时间 , 差点失败 。