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江门中微子实验的核心探测器,就是有效质量达2万吨的液体闪烁体探测器,安置于地下实验大厅44米深的水池中央。直径41.1米的不锈钢网结构,承载了包括35.4米直径的有机玻璃球、2万吨液体闪烁体、4.5万只光电倍增管等众多关键部件。在试运行期间,首批获取的数据显示,江门中微子实验探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期。

要探测到中微子,有一样东西特别关键,它就是这些光电倍增管。根据要求近距离观看必须得带上防爆眼镜,科学家给它起了个好听的名字——黄金瞳。它能看到中微子击中闪烁体时发出的微弱荧光,这亮度仅仅只是手机屏幕亮度的百亿分之一。相当于把手机从这里拿到50多公里外的地方,黄金瞳依然还能清楚地看到这微弱的光亮。

直径达50厘米的玻璃外壳,相当于黄金瞳的眼球,巨大的眼珠子能像凸透镜一样将微弱的光汇聚在一起。制作这么大的眼睛可不容易,它是技术人员用类似吹糖人的方式一点一点吹出来的。熔融玻璃要熬煮20个小时以上,保证里面没有一丝气泡杂质。这样黄金瞳的视野才不会有盲点,而且玻璃外壳的厚度、均匀度、曲面角度都得精确到毫米级。

更硬核的技术,藏在玻璃内部这一层金灿灿的金属薄膜里。它相当于黄金瞳的视网膜,荧光会在金属膜上转化为电子,有了它黄金瞳才能真正捕捉中微子的踪迹。别小瞧这层厚度只有几十纳米的金属薄膜,当年它可是国外严密封锁的核心技术。中国科学家只能自己摸索,将金属加热到高温,让它们变成蒸汽,像洗澡时的水雾一样,凝结到玻璃内壁上,通过千万次的试验,才终于成功打破这一垄断。在江门中微子实验里,这样的大大小小的光电倍增管一共有4.5万个,这项关键核心技术的突破,节省成本几亿元。


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