超级神冈探测器比起其它中微子探测器设计精妙在哪

2019-11-26 14:51:13

最高票答案说有钱就是任性，恐怕不这么简单，最初神冈实验的资金并不算多。记得看过小柴昌俊在传记里讲，他们当时成功的一个关键在于光电倍增管技术领先，书不在手边，在网上找了一篇简要报道：当时有个美国团队加入竞争，此团队拥有丰厚的资金(2.7M)，而且预计规模比神冈实验大上几倍。思前想后，当时最大的光电倍增管是五英吋（十二公分），而金狮贵宾会登录网址能胜出的唯一方法，就是增加光电倍增管(PMT)的灵敏度(sensitivity)。于是金狮贵宾会登录网址找Hamamatsu合作，开发大型光电倍增管──直径有五十公分。这下子，探测器整体的灵敏度远超过美国竞争者，能看到的事件数目也比美国预计的多；不久金狮贵宾会登录网址对手的实验也就无疾而终了。大科学实验计划、投入是一方面，先进的工业基础也是极其重要的，日本造得出最先进的光电倍增管，背后是多年的光学工业积累，这点美国就做不到。至于说实验在矿井中进行，恐怕不是设计巧妙而是无奈之举，因为中微子实验需要高山来屏蔽背景噪音。日本没有高山，小柴昌俊只好在神冈町找到1个废弃的砷(砒霜)矿井，Kamiokande实验就在废弃的砒霜矿井中进行。后来，有个美国科学家参观Kamiokande实验后私下说：像这样的废弃砒霜矿井，按美国的环保标准，被认为是污染严重超标，是不许人进入的。”很多人不知道最早小柴昌俊的实验是打算中日合作来找到高山作为实验场所的：上世纪70年代末，德国在汉堡DESY建造了束流能量约为20GeV的电子-正电子对撞机PETRA。中科院高能物理所的唐孝威和后来获得2002年诺贝尔物理学奖的小柴昌俊当时来到汉堡，分别从事有关研究并在此相遇、相识。恰巧，两人对质子衰变实验都产生浓厚兴趣，并开始谈论实验方案。唐孝威于1979年9月回国，小柴昌俊同时也回到了日本。两人经过多次通信联系，建议中日两国合作，共同建造大型水切仑柯夫探测装置，以探测质子衰变事例。由于日本是一个多地震岛国，没有高山，即便引以为豪的富士山也只有3800米高，而在中国西部，几千米高的群山随处可见。因此，两人共同建议唐孝威负责在中国西部寻找合适的山洞，中国负责深洞实验室的建设，配备水电运行条件，提供3000吨-5000吨纯水；日本主要负责用于切仑柯夫光信号读出的约1000个光电倍增管及相关的电子学设备。实验在中国进行，中方经费由唐孝威向中国政府申请，日方经费由小柴昌俊向日本政府申请。之后，唐孝威带着两个年轻人亲自到中国西部山区及四川铁路沿线寻找合适的山洞，初步找到了几个候选地点。可他从四川回到北京后，却得到了有关部门不支撑实验的答复。至此，合作计划只好作罢。神冈实验时间上不是最早的，投入不是最多的，选址上也受到极大限制，然欧洲非弱也，美帝非穷也，中国非无设计也；委而去之，是地利不如人和也。所以说，一个实验的成功，既要靠团队的奋斗，也要考虑到历史的行程。绝对想不到，一个探测质子衰变的实验，怎么就观测到超新星爆炸了？

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