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地底1000米,超级神冈实验基地大冒险!

滨松中国 2022-11-12


日本飞弹市神冈町是一个坐落在山间的美丽小城,每年的夏天,这里都会一改往日的宁静变得热闹起来。原来,一个称之为Geo Space Adventure(GSA,地理空间冒险)的科学探险活动每年夏天都会在这里举行,而这场探险的对象则是孕育了著名的神冈、超级神冈中微子实验的神冈矿井。

神冈矿山虽早已结束大规模的矿石开采,但由于这里可最大程度地减弱自然本底辐射的影响,并拥有巨大的竖井空间,让它最终成为了宇宙物理研究设施的落址选择。而这个设施就是著名的东京大学宇宙射线研究所神冈宇宙基本粒子研究设施。实验基地建成后,中微子、暗物质等尖端的宇宙物理学研究便开展了起来。

不过,让它名声大噪的,是从1983年开始观测的神冈探测器(Kamiokande)在1984年成功探测到大麦哲伦星云中超新星爆炸产生的中微子,也是因为这一世纪性的发现,当时的实验主要负责人,东京大学特别荣誉教授小柴昌俊也被授予了2002年诺贝尔物理学奖。如果你是一个科学粉的话,想必一定希望去这个地方看看吧!

今年,滨松光子君幸参加了7月17日至18日举办的GSA活动,也许你没能像他那样亲临现场,但就让他的精彩的分享来让你“大饱眼福”吧!

神冈町是个什么样的地方?

大家好,我是光子君,现在就由我来给大家分享分享今年夏天参加的GSA吧!

首先我们来到了神冈实验和超级神冈探测器的所在地——日本岐阜县飞弹市神冈町。神冈町是一个安静的小城镇,这里也曾因丰富的矿产而一度繁荣。

横穿小镇中心的高原河水静静地淌过巍巍而立的池之山,神冈矿山海拔1369米的茂住矿就位于这里,GSA的山中探险也将在这座山中进行。如果有时间的话,我是非常推荐去神冈镇上随便走走的哟。

这是神冈城。


从神冈城眺望街市,该照片摄于早些的4月,还能看见远处山间未化的积雪。


因为这几条街道以奇特的角度交叉到一起,所以被当地人称为“幸运的六岔路”。

GSA2015,开启矿山探险之旅!

活动丹田,我和其他参观者先在神冈町公民馆集合,完成活动登记。虽然是7月的盛夏,但矿内全年气温都保持在14℃左右。所以,大家都准备了防寒的外套。

活动的接待区域设在了神冈镇公民馆,接待和服务的工作全部由“GSA执行委员会”的志愿者们负责,而他们大多都是飞弹市的市民。


我们在町公民馆旁边的巴士站上车,从小学学生到年长的市民,各种各样的参观者都有。活动期间,每天都有8辆穿梭巴士,而我搭乘的是当天最早的一班,7点就发车了。


我们乘坐小巴到达了跡津矿口,我们将从这里进入矿洞巨大的地下空间。在乘坐巴士的时候,导游(她也是志愿者)告知了我们在矿洞里的注意事项。


我们到了跡津河畔的跡津矿口,终于要进入矿洞啦!冷飕飕的空气让人感觉到了一丝寒冷。

终于要到“地下世界”走一遭了,神冈矿山我来啦!

在迹津矿口我们换乘了矿内专用的低公害汽车,这下终于正式进入矿内啦!这个矿道从池之山山顶直下1000多米通往地下。可以将车开入山内部的深处,这可是非常难得的经验哟!

小巴从迹津矿口出发行驶了1500米左右后我们就下车了,从这里开始就要步行进入矿洞啦。


途中,我们关掉了手电,体验了令人惊叹的探险魅力。这种完全陷入纯粹黑暗的体验,在地面上是难有的。正是这样,让这趟旅程变得更像一场真正的冒险了!


我们到达了真正的神冈矿洞。其实,这个矿洞有着悠久的历史,最早的开矿可以追溯到日本奈良时代(公元8世纪),主产的矿种有锌、铅和银矿。


志愿者们热情洋溢地演出一个短剧,再现了日本江户时代这里的采掘盛况(公元17世纪至19世纪),但是等等!这里真的很冷呀,这样穿真的没关系吗?不过听说,这个小短剧的角色在志愿者中可是很抢手的工作哦。

挖掘机的震撼力

接下来,由神冈矿业的员工为我们进行了挖掘机的操作演示和说明。和这样重型的专业采矿设备近距离接触,也是难能可贵的体验。虽然现在已不再进行大规模的采矿,但因建设和扩充新的实验设备需要进行挖掘作业,所以,这些大型机器仍在使用中。

这个重型器械叫LHD(Load-hual and Dump),因为是在矿洞内使用,所以机体会比较低。


在操作席留念也是矿洞冒险之旅的特别体验,真让人兴奋!


重型钻孔台车可以轻而易举地在坚硬的岩壁上钻出很多孔,以便炸药的安放。


钻孔车进行了现场钻孔演示,它只需几秒就可在坚硬无比的岩壁上钻出一个孔,炸药被放在这些孔中并实施爆破。

走近中微子研究——Super-K

我们再次走在了矿道上,接下来前往的就是东京大学宇射线研究所的研究设备“Super-K”(Super-Kamiokande,超级神冈探测器)。Super-K是一个装有5万吨纯水、直径40m、深41m圆柱形水槽的观测设备。槽内侧全部安装了直径为20英寸(约50cm)的光电倍增管,它们肩负着探测来自宇宙的中微子的任务。

这是Super-K的示意图。在GSA活动中,我们可以从矿道的位置看到水槽顶部的实验区域。


这条无人矿道的岩壁和道路上都浸满了山中的地下水。这里有很多地下水,可以用来补给试验水槽内的纯水。


我们到达了Super-K实验室的门口。


通过一个电视短片我进一步了解Super-K这个设施以及它进行的实验。在屋子后面的墙上,满是到访过这里的名人签名。这样的场景可以让你一下感受到这里备受着世界瞩目。


我们参观了Super-K水槽天顶的部分。在脚下的就是那5万吨的纯水和上万只的20英寸光电倍增管,这些光电倍增管是为了探测基本粒子而开发的高灵敏度探测器,这里也有点小小的自豪啦,因为这个20英寸就是滨松公司研制生产的哦!这时我们就站在这个巨大空间顶部的正中央,想一想鸡皮疙瘩都出来了,哈哈。

Super-K的大水槽

非常遗憾,因为现在Super-K还在实验中,所以这次不能进入水槽,当然也不能去里面参观了。但,实际上,我有进去过哦!那是在2006年对探测器水槽进行维护时,才特别允许进入的,我可以让大家看看当时拍的照片。

这个位置离槽底还有很长的距离,是的,水槽非常的深,真是令人胆战心惊!拍摄照片的时候水位已经非常低了,差不多只有2米深。


这张照片是从Super-K水槽内部的右侧拍摄的,光电倍增管密密麻麻的排列在水槽的墙内,每个的口径都是20 英寸(50cm),这样你也可以知道这里是多么的大了吧。


水槽的底部,透明的水面将槽壁上的光电倍增管尽数倒映在水中,画面亦真亦幻,非常有意思。


一位来自东京大学的老师为我们讲解了一些中微子的基本知识,这也让我明白了为什么不能打开水槽到里面去参观。老师亲切地回答了所有参观者提出的问题,让人受益匪浅啊!

GSA旅程的终点

矿洞内的参观结束后,我们乘坐穿梭巴士回到了公民馆。在公民馆的大厅也设有关于“kamLAND”的演示,并陈列着经营矿山的神冈矿业公司的展示品和Super-K中使用的滨松20英寸光电倍增管展示品。大家可以非常近距离地看到宝贵的矿物、巨大的光电倍增管以及许多难得一见的东西。

乘坐着矿洞内的专用车,我们回到了矿洞外的世界。


在这里你可以买到各种各样的纪念品,比如带有GSA标志的头盔、作业手套、手电筒、户外大衣等等。还有不同口味的“黑暗馒头”、“矿物馒头”、“黑暗拉面”等当地特产。


归途中路过沉浸在夕阳里的西里桥,背后的神冈城也依稀可见。真是开心的一天啊!

我的分享就到这里啦,真是令人难忘的一段旅程啊!中微子的研究虽然给人高深、遥远的感觉,但是它推进着我们认识宇宙的进程,是一项非常伟大的,惠及全人类的科研事业。

在世界上不只是超级神冈实验,还有许多其他的著名中微子探测实验,并有千千万万的科研人员投入其中,奉献着自己的岁月和智慧。让我们真诚地为他们加油和喝彩吧!


内容摘自滨松 Photon Terrace,有细微变动。

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