从水池顶端俯瞰，黑色的水池内壁十分醒目，工作人员可以在不锈钢网壳内的平台上安装有机玻璃球。 新京报记者 张璐 摄
此前，国际上最大的有机玻璃球直径12米，用于加拿大SNO中微子探测实验，但现场建造的过程中出现过开裂，经过反复修补，折腾了2年才完成。此次江门中微子实验的有机玻璃球直径达35.4米，面积相当于国外的10倍，要求工期却只有10个月。
江门中微子实验项目总工程师马骁妍告诉新京报记者，此前进行设计时，他们邀请了很多国外的评委进行方案评审。“人家觉得不可想象，说只要你们能把这球做出来，用多长时间都行。但我们的实验要跟国际上其他实验竞争，不能慢了。”
尺寸大、精度高，是有机玻璃球研制的最大难点。前期设计上，科研团队集结了国内高校和科研单位力量，不断优化方案。玻璃球设计得厚一些，结构可靠度自然高，但是设计团队还需要考虑成本。
在生产制造环节，一般的厂家也不敢轻易接手。“这么大一个球，哪个厂家都没做过，我们考察了大量厂家，和3个候选厂家一起做了两年的预研工作。一方面考察厂家的生产制造实力，一方面考察他们的科研素养。厂家的科研团队要和我们一起琢磨这个事情，不断摸索优化。”马骁妍说，有机玻璃生产企业以往做的大多是海洋馆项目，就算使用过程中出现一些问题，一般都可以提前观察到并及时进行处理，但探测器未来将在封闭的水池中运行30年，没有机会进行修复，不容有失。为此，科研人员用小的玻璃样块，不同种类的模型，反复试验。
玻璃板在工厂生产时，就要经过板材浇筑、烘弯、加工、聚合、退火、打磨抛光、清洁、贴膜等多道复杂工序，来到现场还要再吊装、拼装、测量、聚合、退火以及拼接缝处的打磨、抛光、清洁、贴膜等。目前玻璃板正从上往下逐层安装，可以最大程度避免落物对有机玻璃造成损坏。光是玻璃球的安装方案，科研团队就讨论了三年，把所有细节和问题想得清清楚楚。
接下来的安装环节仍面临极大挑战，马骁妍很沉稳，“虽然已经做了大量实验，但现场环境毕竟不同，我们要慢慢来、开好头，把各个环节理解透”。
“大仪器设备的生产，我们通常会培育两家以上企业，避免只有一家企业时发生突然加价的情况。”王贻芳说，如何把钱用在刀刃上，是一个大装置负责人时刻要考虑的问题。工程指标、可实施性、科学目标、经费、工期等各方面都要做到平衡。
最透明的液闪
未来在水池中，有机玻璃球内外会先同时注满最纯净的水，灌装过程使其内外压力保持平衡。此后，科研人员会将球内的水用置换的方法换成2万吨液体闪烁体（液闪），液闪将和光电倍增管共同探测中微子被“俘获”时产生的闪烁光。
江门中微子实验探测器示意图。中科院高能物理所供图
世界上最透明的液体闪烁体，是探测器研制的第二个难关。
“液闪的衰减长度大于20米。”江门中微子实验项目液闪纯化子系统负责人蔡啸解释说，光在经过一段距离后会逐渐衰减，当其强度变成原来的1/e（约为0.37）时，这段距离就叫做衰减长度。中微子被“俘获”时产生的闪烁光本身就很弱，如果液闪不够透明，衰减长度比较短，闪烁光将在传输过程中变得更弱，更难被光电倍增管探测到。
他进一步解释说，从光学性能讲，评价液闪透明度的关键指标是衰减长度。同时，从放射性角度讲，液闪中的放射性杂质去除得越干净越好。“我们要求放射性铀的含量是10的负17次方。”
如何将液闪变得更透明？蔡啸带记者来到了液闪纯化大厅，对四套纯化设备进行一一介绍。液体闪烁体最主要的材料是烷基苯，这种透明的油状液体是制作洗涤剂的原材料。通过管道运抵大厅的特制烷基苯，出厂时衰减长度已然高达15米到20米。
先期到达场地的200吨烷基苯在大罐中用氮气密封保存，将通过管道输送至液闪纯化大厅，用于设备调试。新京报记者 张璐 摄
接下来，科研人员要将烷基苯通过填满氧化铝粉末的吸附柱，进行光学纯化。氧化铝的吸附过滤作用强，可以将烷基苯中的光学杂质去除。接下来科研人员对烷基苯进行蒸馏纯化，降低其放射性本底。此后的烷基苯成为“溶剂”，科研人员会将两种粉末状的发光物质倒入其中搅拌，混制配成高浓度的液闪。
液闪纯化大厅中的蒸馏系统，用于蒸馏纯化烷基苯。 新京报记者 张璐 摄
至此，纯化过程仅仅完成了地上的两个步骤，接下来将转入地下。液闪将通过管路输送到地下的纯化装置，经过水萃取、气体剥离等工序，进一步去除液闪中的铀、钍、钾、氡等放射性元素，最终液闪的衰减长度可以达到20米以上。2万吨液闪中，灰尘总量不能超过0.008克。
江门中微子实验的液闪纯净度，比大亚湾实验提高了1000倍以上。蔡啸说，以上种种复杂的纯化工序，在大亚湾中微子实验时都没有使用到。此次科研人员参考了国外纯化实验，查阅了大量文献，进行了5年多的实验，设计并研制了设备，改进了工艺。
“我是学高能物理的，但在研发纯化设备时，我觉得自己成了‘化工人’。”他说道。
最灵敏的“黄金瞳”
钢球内壁，密密麻麻地排满了2万只20英寸光电倍增管。这些椭圆形的“黄金瞳”像探测器的眼睛，将捕捉液体闪烁体发出的闪烁光，将其转变成电信号记录下来，再分析是不是由中微子发出的。
