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  • 發布時間:2013-02-06 14:10 原文鏈接: 大亞灣中微子實驗成功:“摳”出來的世界奇跡

    科研人員在簡陋的山洞實驗室里工作。新華社發

      美國《科學》雜志評價道,“如果物理學家無法發現超越希格斯玻色子的新粒子,那么中微子物理可能會代表粒子物理學的未來。大亞灣實驗的結果可能就是標志著這一領域起飛的時刻。”就這么一項世界頂級的科研成果,它的花費卻僅為國外同等實驗裝備水平的三分之一。如何用三分之一的錢,做出世界領先的成果呢?

      2012年3月8日,中科院高能物理研究所所長、大亞灣中微子項目總負責人王貽芳,向世界宣布了一項重大物理成果――一他們首次發現了中微子的第三種振蕩模式,并精確測量到中微子混合角θ13。

      不久前,這一科學成果又被美國《科學》雜志評選為2012年度十大科學突破,并評價為“如果物理學家無法發現超越希格斯玻色子的新粒子,那么中微子物理可能會代表粒子物理學的未來。大亞灣實驗的結果可能就是標志著這一領域起飛的時刻。”

      這一發現轟動全球科學界。有人認為,這是中國對基礎物理學最大的貢獻,它對于最終揭開宇宙起源和演化之謎有著重大意義。

      然而,就是這樣一項世界頂級的科研成果,它的花費卻僅為國外同等實驗裝備水平的三分之一。如何用三分之一的錢,做出世界領先的成果呢?

      “勤儉節約”!這,是王貽芳給出的答案。“但這種勤儉,不是什么都用最便宜的,而是要把一分一厘都花到刀刃上,讓資金發揮出最大效能。”王貽芳說。

      規范管理,從源頭開始精打細算

      近日,記者驅車來到了位于深圳市區以東約50公里的大亞灣反應堆中微子實驗站,深入到地下100米深、距大亞灣核電站反應堆最近處僅360米的實驗大廳內,一探究竟。

      在通向實驗廳長達3100米的山底隧道里,記者看到,除了隧道頂部噴涂水泥和石漿外,側壁基本上都是裸露在外的巖石。看記者不解,負責整個實驗項目土建工程的中科院高能所原國資處處長張浩云笑著告訴記者:“只要頂部不會有石塊掉落,不影響實驗結果就行。為了節省造價,項目組與設計單位合作,想盡一切辦法,在保證實驗需求的前提下,去除了一切不必要的裝飾。我們的原則是:保證安全,不計外觀!”

      采訪中記者了解到,由于爆破點最近處離核反應堆只有360米,因此,所有的炸藥填放必須經過精確計算,確保不影響核電站的正常運行,施工難度極大。然而,就是這樣一項對安全要求如此嚴苛的施工項目,最終3100米長的隧道和5個數十米高的地下實驗廳建成時,總造價卻只有9000萬元。“這么低,說出去都沒人敢相信。”張浩云表示。

      在大亞灣反應堆中微子實驗站,為了保證經費的有效使用,工程指揮部會經常召開各系統的預算評審會,他們集思廣益,反復研究和優化設計方案,以保證制定科學、完整、準確的預算。不僅如此,工程辦還會監督各系統嚴格按預算執行。所有預算外支出都要經過工程指揮部討論通過。

      此外,實驗站的一切采購項目都會按金額大小實行分級審批,各級審批人從技術、經費、程序等角度嚴格把關。估價大于50萬元的貨物和服務、估價大于60萬元的工程嚴格按政府采購的方法實施采購。為了節省經費,實驗站還鼓勵估價大于30萬元的采購項目也通過招標方式進行采購;對于非政府采購項目,站里還要求采購人要在進行充分的市場調研和比選后,再做選擇。其中,估價小于5萬元的要求至少調研兩家以上供應商,估價大于5萬元的要求至少調研三家以上供應商,特殊情況還要說明原因。

      說起實驗站的“摳門”,實驗站電子學系統的負責人王錚更是深有體會:“我們的‘大老板’非常厲害,他什么都懂,小到每塊電路板用多少芯片,用多少電阻、電容,每個芯片多少錢,他都非常清楚,所以做預算時,小到幾分錢的器件他都會嚴格控制。”

      聯合攻關,千方百計節省科研經費

      大亞灣反應堆中微子實驗站總共投入1.6億元經費,這些科學投資全部用在了國內。對一些技術難度較大,國內企業還沒有技術能力生產的項目,實驗 站通過與廠家開展前期合作研究、聯合攻關,實現國產化,不僅大大節省了經費,還發展了技術、提高了企業實力和我國在相關領域的國際競爭力。

      在中微子實驗中,“鋼罐”是探測器的重要組成部分,為保證實驗的高精度,5米直徑、高5米的“鋼罐”,主要公差要求小于2毫米,對控制焊接變形 提出了極高的要求。每當提起這件事,廣東中澤重工有限公司總經理洪紫林就不禁感慨:“跟科學家合作的感覺很不一樣,他們讓人相信,還是有人在認真做事 的。”

      當初,中澤重工通過招投標拿下了中心探測器“鋼罐”的制造權。但研發過程中,洪紫林卻發現,項目比預想的要難得多:“這個‘鋼罐’有很多特殊要 求,它的結構復雜,要做得很薄,同時又要嚴格控制變形,精度要求很高。我們企業雖然生產過很多特殊不銹鋼,但這么特殊的還是第一個。這個設備只有20多 噸,對中澤重工一萬多噸的年產量來說并不算什么,但為了拿到一個合格的試樣,技術人員做了近80次焊接試驗。第一臺‘鋼罐’的誕生則耗時一年多,相當于普 通產品7倍的工時。”洪紫林說,“有人說我們虧了,但我覺得不虧。我雖然不懂科學,但我和科學家一樣,也是為了一個美好的愿景在做事”。


      摻釓液閃是中微子探測器的一項關鍵技術,每當捕捉到中微子時,它就會發出微弱的光。而讓無機物釓與有機物烷基苯穩定混合在一起,并保持長期透明,是科學界的一大難題。法國的一項同類實驗,就曾因為液閃只使用了100天變得渾濁,被迫終止。

      經過研究,項目組發現要想破解這道難題,整個液閃混制設備的管道必須全部使用PVDF材料,為此項目組特意聯系了專門制作PVDF管道的廠家做 管道連接,由于焊接設備有多個工程需要,廠家提出只能有兩個星期的時間做施工,而且施工費用高昂,每超出一天,還要加雙倍的租用設備費。但由于隧道施工和 配套設備的影響,工程日期不能按時進行。怎么辦?正在大家一籌莫展之時,高級實驗師楊藝站了出來。他愣是經過反復實驗掌握了焊接技術,用最簡單的設備一個 人焊接了全部管道,并建立了一套符合實驗站本身的檢驗方法,大大節約了實驗經費,也為整個大亞灣實驗的成功奠定了基礎。

      不計得失,共同為夢想而奮斗

      大亞灣中微子實驗能高水平、高速度地取得重大物理成果,所有參與實驗的科學家、工程師、工人團結一心、務實奉獻是成功的基礎。

      2009年3月,項目組進駐大亞灣,大家克服了南方高熱潮濕、水土不服、生活條件艱苦等困難,經常一呆就是幾個月,顧不上家里生病的老人、年幼的或即將上大學的孩子。國家沒有給工程補貼,沒有住房,甚至出差補貼都很少,大家任勞任怨,沒有怨言。

      項目總工藝師白景芝回憶,剛開始時什么都沒有。“沒辦公室,我們就坐在馬路邊上用膝蓋當桌子在筆記本上記錄。最難熬的是周末大亞灣核電站放假,辦公樓一鎖我們連解手都沒地方。”

      為了省錢,8年來,100多位曾在這里工作的科學家出差不住賓館,而住在離項目地點10公里外的農民房里。“外面看著很好,和別墅一樣,但里面 卻被隔出了十幾間,大部分臥室都相當逼仄,除了一張床和一個小桌子,就再也塞不下任何家當。經常四樓停水一樓天花板滴水,空調也經常罷工,但有一點好,便 宜。”實驗站電子學系統的負責人王錚說。

      就是這些住在簡易農民房里的科學家們,為了贏得國際競爭,沒有節假日, “白加黑”,“五加二”,開工不分晝夜,每周工作五天加兩天。研究人員每天兩班倒工作16個小時是家常便飯,有的研究人員甚至經常連續工作30多個小時。 為了搶回隧道施工延誤的時間,大家加班加點進行探測器的組裝,在美方把原來由他們負責的水池安裝工作也全部移交中方的情況下,硬是搶回一年的寶貴時間。

      2011年夏天,為保證“2-1-3”探測方案勝出,探測器建設人員更是發揚拼搏精神,僅2個月時間就完成了原計劃需要5個月的三號實驗廳Muon探測器的安裝。

      2012年初,年輕的物理分析人員為完成數據分析工作,全部放棄了與親人團聚的春節假期。

      如今,又一個中國人最重視的節日——春節將至,眼前給記者介紹情況的白發蒼蒼的張浩云,已經在大亞灣堅守了整整6個年頭,幾年前他已從高能所國 資處長的職位上退休,但至今仍在為大亞灣中微子實驗而奔波著,今年的春節他又不能回家,記者問他:“您不想家嗎?”他回答,“這里的家也需要我看著!”

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