中微子“振荡”大亚湾之后……(2)

据了解，通过大亚湾实验，我国在反应堆中微子研究领域已取得了领先优势。探测反应堆中微子主要采用液体闪烁体探测器，核心技术包括液体闪烁体、光电倍增管、精确的探测器响应研究等。建设中的江门中微子实验将采用类似探测技术，但桌面仪器已达不到研发要求，技术挑战更大。

曹俊介绍，为此该重大项目在大亚湾实验的数据和设施基础上，将研究任务分成5个课题展开。

课题一主要研究探测器的能量非线性模型。课题二与课题三分别针对质量平方差和反应堆中微子能谱进行物理分析，首次测量了反应堆中微子振荡相关的质量平方差，逐步提高精度至2.8%，同时首次精确测量了反应堆中微子能谱，发现与理论模型不一致，在国际上激发了大量关于核数据的研究，开启了新的研究热点。

课题四和课题五则专攻硬件核心技术。

其中，课题四研制了一套液闪置换系统，将探测器内部20吨液体闪烁体置换出来，换成江门中微子实验特殊纯化后的液体闪烁体，并通过循环改变配方，进行了非线性、光产额、极低本底等一系列研究。

曹俊透露，实验中有一个很有意思的发现。“液体闪烁体的配方中有一种波长移位剂。以前国际上的实验，有的对光产额要求不高，没有添加；有的加100毫克/升，有的加20毫克/升，大亚湾实验加了15毫克/升。通过在大亚湾进行的置换实验，发现对大探测器只要加1毫克就够了，多了不仅浪费，也会使性能下降。”

为了研究电子学非线性，课题五研制了一套高速波形取样电子学读出系统，将电子学非线性从10%降到了0.5%，误差0.2%。加上对液闪非线性的研究，探测器能量非线性达到0.5%的精度，而之前国际最好水平大于1%。这些技术成果不仅提高了大亚湾实验的精度，也为江门中微子实验打好了基础。

曹俊介绍，通过重大项目，一方面可以让整个团队集中精力做研究，另一方面，团队中的一部分人也可以专心于核心技术，服务于科学目标，不用担心论文产出。

“大家有着共同的科学目标，既相互合作、取长补短，也相互竞争，这样培养出的青年人才自然向国际水平看齐。”他说。

在重大项目实施的5年间，大亚湾实验发表全合作组署名、自然科学基金委标注的SCI物理论文共14篇，技术论文2篇，发表的3篇振荡论文和3篇能谱论文均为本领域前1%的高引论文。共培养11名博士、22名硕士，5名讲师升任副教授，2名副教授升任教授。不少博士与博士后获得“玛丽·居里奖学金”、中德博士后基金、赵忠尧博士后奖学金、粒子物理前沿卓越中心“拔尖青年人才”“优秀青年人才”称号等殊荣。

“通过对核心技术的持续研究，我们为江门中微子实验做好了相关技术和人才储备，力争在国际上继续扩大领先优势。”曹俊说。

强化合作交流

回顾5年来的研发经历，曹俊对合作交流感受颇深。“对于重大问题的研究离不开团队的协作发展。”

首先是充分的国际合作。据了解，本项目研究合作组由中国、美国、俄罗斯、捷克、智利等国科学家组成，其中国外合作者数量约占一半。

其次是项目组内部课题成员的相互合作。“课题一采用了课题四和课题五的成果，得到探测器的整体能量非线性。同时课题一的物理分析人员帮助课题四、五的探测器和电子学研究人员设计实验和设备、提出了指标，也参与了其数据分析。而课题二、三直接采用课题一的能量非线性研究成果，在物理分析中也共同参与。”曹俊说。