策划：谷江民 谢敏

　　    统筹：王平强 王鼎强

　　    撰文：张浩洋

　　    供图：谭熏清

　　    江门中微子实验旨在通过精确测量中微子质量顺序、太阳中微子等，为粒子物理学提供重要数据。实验中的液闪探测器对能量标定和能量分辨率的要求极为严格，因此，精确的刻度系统对于实现江门中微子实验的能量标定（能标）和能量分辨率目标至关重要。

　　    搭建全新的刻度系统遇到哪些难题？近日，记者对话上海交通大学物理与天文学院教授、江门中微子实验刻度系统负责人孟月，深入了解她带领团队搭建全新刻度系统的故事。

　　    设计“潜水艇”进入探测器进行刻度

　　    记者：孟老师，您好！据我们了解，精确的刻度系统对江门中微子实验至关重要。那么，该实验刻度系统包括哪些？分别有什么作用？

　　    孟月：刻度系统其实相当于提供了一个能量标尺。中微子打到探测器里会发光，但光子数量和能量并非绝对对应，我们需要通过刻度系统来理解有多少个光子、对应多少能量。这个标尺有量程和最小分辨能力，量程要覆盖反应堆中微子、太阳中微子、大气中微子等，同时要达到3%的能量分辨率，才有可能分出中微子的质量顺序，所以它是一个非常精密且量程大的“尺子”。

　　    刻度系统由很多布放系统以及各种放射源和激光器组成。由于探测器是高达35米的巨大球体，我们需要用多套布放机构把放射源放在探测器不同位置，以理解探测器对能量的响应。我们设计了多维度布放系统，包括从中轴线放入放射源的系统、平面移动系统，还有一个带着放射源在探测器里“游走”的“潜水艇”，通过这些来查看探测器在不同位置、不同能量下的响应情况。

　　    记者：这套系统是实验开始就规划好了，还是后期安装过程中逐步完善的呢？

　　    孟月：第一套系统是基于大亚湾中微子实验的系统研发的，相对成熟一些。但大亚湾中微子实验的探测器较小，一套系统就够用，江门中微子实验的探测器高达35米，一套系统远远不够。所以我们在设计初期就考虑到要在平面或三维空间设计系统，不过当时世界上还没有同类系统，我们进行了大量新的研发。

　　    记者：搭建江门中微子实验刻度系统相较于一般的科学实验，有哪些难点？

　　    孟月：我们遇到了非常多、难以预见的困难。比如，我们设计的“潜水艇”本以为能像普通核潜艇一样进入探测器后稳定停靠进行刻度，但实际上它会在探测器里飘来飘去，停不下来。为了解决这个问题，我们研发了新的电缆，对“潜水艇”进行改进。我们对精度要求更高，位置精度更严苛，和工业核潜艇在技术上有很大不同，因此针对这些特殊要求，做了很多改进。

　　    刻度系统和现场取数系统会“自动沟通”

　　    记者：为了保障实验能够顺利开展，您和您的团队做了哪些工作？在这个过程中遇到了哪些没有预见的困难？又是如何解决的？

　　    孟月：除了前面提到的“潜水艇”问题，还有很多技术难题。比如我们有一个二维刻度系统，是在平面上扫描不同点。探测器需要透光且低放射性，所以不能用硬的机构运行，我们设计用两根绳牵引放射源在平面上运动。

　　    由于探测器尺寸大，即便用了钢丝绳，系统也变得非常柔性，难以控制和定位。后来，我们又做了各种升级，对放射源进行定位和控制改进，还进行了重复性测试等。另外，定位精度要求也很高，要达到1‰的定位精度，且是柔性系统，这在世界上还没有先例。在功效方面，我们要求系统可靠运行20年甚至30年，柔性系统要达到这个要求并不容易，中间遇到过钢丝绳断裂、材料不兼容等问题，不过现在表现还不错。

　　    在设备运行保障方面，我们有多套布放设备，从不同维度布放放射源，材料都按20年使用寿命进行了实际测试和老化测试。有些放射源5年后会衰变没了，需要重新定制。我们为探测器设计了类似手套箱的结构，可以在外面操作将新放射源放入。而且所有刻度系统都是全自动的，我们在上海就能远程操作。刻度系统和现场取数系统会“自动沟通”，如果出现问题，系统会通知专家进行人工干预。

　　    记者：江门中微子实验预计将于8月底开始取数，当您第一次看到探测器亮起时，最想说什么？

　　    孟月：看到探测器发光时，我既兴奋又担心。兴奋是因为看到实验有了进展，担心则是怕自己的系统出现问题。所以我希望探测器能顺利度过20年甚至更长时间。

　　    记者：如果重新回到项目开始前，您还会选择来建设江门中微子实验吗？

　　    孟月：我会毫不犹豫地加入。不过如果能回到项目开始前，我可能会避开很多遇到的“坑”，更快地把这套系统做出来，并改进一些问题。科学实验就是这样，一路上有很多“坑”，填平一个就继续往前走，而且现在技术发展更好，工业体系也更完善，在技术、材料和工艺上都有所改进。