??? 在中微子研究的三大核心課題中，質(zhì)量順序測(cè)定堪稱“皇冠上的明珠”?，F(xiàn)有理論預(yù)言中微子存在三種質(zhì)量狀態(tài)，但人類始終無法確定其排列順序，江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）以確定中微子質(zhì)量順序?yàn)槭滓茖W(xué)目標(biāo)。近日，我們有幸采訪到中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所中微子二組組長(zhǎng)、研究員于澤源，深入了解江門中微子實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)試運(yùn)行、后期讀數(shù)階段的相關(guān)內(nèi)容。

于澤源

??? 從“打火”難題到散熱攻堅(jiān)

??? 記者：于澤源老師，您在江門中微子實(shí)驗(yàn)中，主要負(fù)責(zé)哪些工作？

??? 于澤源：目前，我在江門中微子實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)探測(cè)器的調(diào)試和運(yùn)行，以及物理分析工作。我從事中微子研究多年，從江門中微子實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)開始就參與其中，工作內(nèi)容涵蓋前期預(yù)研、設(shè)計(jì)以及物理分析等各個(gè)方面。今年實(shí)驗(yàn)進(jìn)入灌裝和調(diào)試運(yùn)行期，我便長(zhǎng)駐現(xiàn)場(chǎng)了。

??? 記者：確定中微子質(zhì)量順序是江門中微子實(shí)驗(yàn)的首要科學(xué)目標(biāo)，為什么中微子質(zhì)量順序如此重要呢？

??? 于澤源：中微子是物質(zhì)世界基本組成單元之一，但我們目前對(duì)其諸多性質(zhì)仍一無所知。比如，中微子為什么有質(zhì)量，質(zhì)量從何而來，三代中微子誰輕誰重等問題，都是我們探索的重點(diǎn)。中微子在粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型中，是沒有質(zhì)量的。然而，通過中微子振蕩實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)中微子的質(zhì)量其實(shí)并不為零，這是一種超出我們現(xiàn)有模型的新物理現(xiàn)象，很可能為我們打開發(fā)現(xiàn)新物理突破點(diǎn)的窗口。

??? 記者：去年底，江門中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器主體結(jié)構(gòu)建成并啟動(dòng)液體灌裝，灌裝期有沒有遇到突發(fā)問題，又是如何推進(jìn)的呢？

??? 于澤源：過去8個(gè)月是非常關(guān)鍵的調(diào)試期。剛開始時(shí)，光電倍增管出現(xiàn)一些打火情況，而且當(dāng)時(shí)各種附屬設(shè)施還從未同時(shí)開啟過，發(fā)熱量太大，空氣無法有效散熱，只有灌滿水后才能同時(shí)運(yùn)行。我們面臨很多挑戰(zhàn)，比如要保證眾多通道的數(shù)據(jù)同時(shí)上傳且不丟失，還要確保探測(cè)器的性能穩(wěn)定。調(diào)試期的主要問題是解決光電倍增管打火現(xiàn)象。光電倍增管剛開始運(yùn)行時(shí)打火比較嚴(yán)重，它里面有電荷積累，放電時(shí)會(huì)發(fā)光，而我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)正是通過觀測(cè)光來進(jìn)行的，這就產(chǎn)生了一些意想不到的問題。后來我們慢慢理解了原理，比如知道光電倍增管打火是由電荷積累導(dǎo)致的，于是我們把容易打火的光電倍增管找出來，降低其運(yùn)行壓力，從而解決問題。但這是一個(gè)需要不斷摸索和動(dòng)態(tài)調(diào)整的過程，需要不斷更新相關(guān)數(shù)據(jù)。

??? 在每秒40GB數(shù)據(jù)里“撈真金”

??? 記者：實(shí)驗(yàn)每秒會(huì)產(chǎn)生40GB的數(shù)據(jù)量，面對(duì)如此龐大的數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)采用了哪些高效的數(shù)據(jù)處理流程？

??? 于澤源：對(duì)我們來說，40GB/秒的數(shù)據(jù)量直接存盤是一種浪費(fèi)。我們探測(cè)中微子，每天真正有用的中微子事件大概是三四十個(gè)，而每秒鐘獲取的數(shù)據(jù)卻有幾百個(gè)。所以關(guān)鍵是要從海量數(shù)據(jù)中篩選出我們真正需要的數(shù)據(jù)，然后把其他數(shù)據(jù)壓縮掉，這就像在大海里撈沙子一樣，要把“水分”篩出去。

??? 記者：我們是如何分析和儲(chǔ)存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的呢？

??? 于澤源：關(guān)鍵在于搭建好框架。這要感謝很多同事，比如做離線處理、計(jì)算以及網(wǎng)絡(luò)的同事，他們幫助我們順利將數(shù)據(jù)取下來并傳回北京，之后我們做分析的同事就能從數(shù)據(jù)中挑出中微子相關(guān)信息。

??? 記者：關(guān)于中微子質(zhì)量測(cè)量順序，有沒有相應(yīng)的工作計(jì)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)呢？

??? 于澤源：肯定是越早取得成果越好，但目前還很難準(zhǔn)確預(yù)估。確定中微子的質(zhì)量順序預(yù)計(jì)需要6年時(shí)間。然而，只要探測(cè)器運(yùn)行起來，收集到三個(gè)月左右的數(shù)據(jù)，我們就可以把中微子振蕩6個(gè)參數(shù)中的2個(gè)參數(shù)的測(cè)量精度提高2—3倍。

??? 記者：正式取數(shù)后，團(tuán)隊(duì)每天的工作日常將是怎樣的呢？

??? 于澤源：團(tuán)隊(duì)成員有明確分工。負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)取數(shù)的成員，要在保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，盡可能多地獲取數(shù)據(jù)；做網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的同事要確保取得的數(shù)據(jù)能正常傳輸，中間不出現(xiàn)錯(cuò)誤；做分析的同事要深入理解數(shù)據(jù)。大家就像一個(gè)有機(jī)整體，工作在一個(gè)鏈條上，這樣才能高效且高質(zhì)量地產(chǎn)出結(jié)果。與取數(shù)分析相關(guān)的團(tuán)隊(duì)有130多人。

【策劃：谷江民 謝敏 統(tǒng)籌：王平強(qiáng) 王鼎強(qiáng) 撰文：張浩洋 供圖：龔靜】