Marco Beretta

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??? 中微子質(zhì)量極小，速度極快，與物質(zhì)的相互作用極為微弱，中心探測器如何捕捉它？2萬噸的液閃將起到主要作用。當(dāng)大量中微子穿過探測器時(shí)，極少的一部分會(huì)與液閃發(fā)生反應(yīng)，發(fā)出極其微弱的閃爍光，從而被光電倍增管探測到，達(dá)到捕捉中微子的目的。

????液閃作為探測中微子的靶靈敏物質(zhì)，其制備過程極為復(fù)雜。江門中微子實(shí)驗(yàn)液閃組通過研發(fā)高潔凈度、高密封、高效率的純化系統(tǒng)，成功獲得光傳輸衰減長度大于20米的液閃，達(dá)到了世界最高水平。

????近日，本報(bào)記者對話意大利液閃專家、江門中微子實(shí)驗(yàn)液閃蒸餾系統(tǒng)負(fù)責(zé)人Marco?Beretta，傾聽他與團(tuán)隊(duì)為打造全球最大超高純凈度液閃探測器貢獻(xiàn)的智慧與力量。

????研發(fā)高潔凈度、高密封、高效率的純化系統(tǒng)

????記者：請問您是什么時(shí)候加入江門中微子實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)的？您在中微子實(shí)驗(yàn)中主要負(fù)責(zé)哪些工作？

????Marco?Beretta：我是米蘭大學(xué)的博士生，隸屬于意大利國家核物理研究所。我是在撰寫碩士論文時(shí)開始參與江門中微子實(shí)驗(yàn)的，主要從事液閃的表征工作。液閃是實(shí)驗(yàn)中識別粒子和探測中微子的主要介質(zhì)。

????我2023年7月便來到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，成為江門中微子實(shí)驗(yàn)液閃的負(fù)責(zé)人之一。該實(shí)驗(yàn)共有五個(gè)凈化系統(tǒng)，包括氧化鋁系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)、混制系統(tǒng)、水萃取系統(tǒng)和氣體剝離系統(tǒng)，我負(fù)責(zé)蒸餾系統(tǒng)。蒸餾裝置24小時(shí)運(yùn)行，我們有近15名人員輪班跟進(jìn)，我要隨時(shí)待命解決緊急情況，并協(xié)調(diào)輪班人員工作，確保裝置運(yùn)行符合標(biāo)準(zhǔn)。

????記者：研發(fā)一個(gè)高潔凈度、高密封、高效率的純化系統(tǒng)，找到發(fā)光效率更高、光穩(wěn)定性更好的液閃是捕捉中微子的核心難題之一，您和您的團(tuán)隊(duì)是如何攻克種種困難的？

????Marco?Beretta：江門中微子實(shí)驗(yàn)研發(fā)工作大約始于2014年，我于2022年加入，當(dāng)時(shí)研發(fā)工作已接近完成。我認(rèn)為有兩大挑戰(zhàn)，一是要有高發(fā)光效率和高透明度，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)規(guī)模大，光要在液閃中傳播很長距離；二是介質(zhì)要有極高純度，實(shí)驗(yàn)內(nèi)部輻射純度比日常飲用水中的放射性物質(zhì)還少得多。我們申請使用了大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)部分設(shè)施測試凈化流程，先建造中試裝置，在小規(guī)模范圍內(nèi)測試光學(xué)質(zhì)量和各項(xiàng)要求是否匹配，確認(rèn)可行后才開始生產(chǎn)。江門中微子實(shí)驗(yàn)探測器很大，需要2萬噸液閃。我們與各公司合作研發(fā)裝置并擴(kuò)大規(guī)模，蒸餾裝置從原本2米高擴(kuò)展到如今14米高，這一過程耗時(shí)很長。關(guān)鍵挑戰(zhàn)是通過中試裝置、原型機(jī)測試，再擴(kuò)大規(guī)模滿足要求，研發(fā)每個(gè)環(huán)節(jié)都要增加測試確保進(jìn)展順利。

????記者：液閃在探測中微子振蕩方面有哪些獨(dú)特的價(jià)值？

????Marco?Beretta：中微子探測器主要有兩種類型，包括水切連科夫探測器和有機(jī)閃爍體探測器。與水切連科夫探測器相比，有機(jī)閃爍體探測器發(fā)光效率高，能更好地重建中微子能量。進(jìn)行中微子振蕩參數(shù)和中微子質(zhì)量排序測量需要在能量方面有高精度，就像在房間里看清東西要增強(qiáng)光線，液閃也需要高發(fā)光效率獲得高精度。有機(jī)閃爍體易于處理和凈化，用水能達(dá)到不錯(cuò)凈化效果，但不足以滿足江門中微子實(shí)驗(yàn)要求。我們知道如何處理有機(jī)化合物，所以能凈化它去除探測器中不需要的物質(zhì)，有機(jī)閃爍體主要優(yōu)勢在于高發(fā)光效率帶來的良好能量解析和易于凈化達(dá)到極高純度水平。

????努力延長液閃使用壽命

????記者：實(shí)驗(yàn)裝置開始取數(shù)后將封閉運(yùn)行數(shù)年，液閃是否可以長期發(fā)揮作用？

????Marco?Beretta：我們在北京高能物理研究所對江門中微子實(shí)驗(yàn)的液閃進(jìn)行老化測試，測試表明液閃可能會(huì)在三四十年后發(fā)生降解。為避免降解，我們在設(shè)計(jì)配方中添加了抗氧化劑BHT，從而延長液閃使用壽命，預(yù)計(jì)其使用壽命超過40年。

????記者：江門中微子實(shí)驗(yàn)是一個(gè)國際合作項(xiàng)目，您認(rèn)為這種國際合作的模式有哪些優(yōu)勢？各團(tuán)隊(duì)之間如何做到環(huán)環(huán)相扣、高效協(xié)同？

????Marco?Beretta：以液閃團(tuán)隊(duì)為例，有意大利成員和中國同事，一開始相互理解有困難，但一起工作后我們找到了有效的溝通方式。我學(xué)習(xí)了中文，認(rèn)識了一些中文詞匯、了解了中文的語言結(jié)構(gòu)，這有助于我與中國同事溝通，并理解他們處理問題的方式。我們是在探索人類知識前沿，做的是未知的事，有更多不同國家的人參與會(huì)更好，歐洲、亞洲等不同地區(qū)文化的匯聚，能帶來更多經(jīng)驗(yàn)。

????記者：江門中微子實(shí)驗(yàn)預(yù)計(jì)將于8月開始取數(shù)，當(dāng)您第一次看到探測器亮起時(shí)有什么感受？

????Marco?Beretta：我的第一反應(yīng)是“太震撼了”，由衷感嘆“太了不起了”。今年2月，我從米蘭出發(fā)去羅馬見女朋友的父母，在火車上查看數(shù)據(jù)時(shí)第一次看到探測器內(nèi)部的光，心里特別激動(dòng)?，F(xiàn)在回想那個(gè)畫面，依然很美?？吹竭@么大的探測器很震撼，它的“誕生”，就像一首贊歌，太美好了。

??? 【策劃：谷江民?謝敏】

????【統(tǒng)籌：王平強(qiáng)?王鼎強(qiáng)】

????【撰文：張浩洋?梁詩雅】

????【供圖：譚熏清】