中微子探测的一万只“眼睛”的故事（上篇）

想要看到中微子？

那就得瞪大”眼睛“啦！

1979年的一天，滨松公司前任社长昼马辉夫出现在了东京大学理学部教授小柴昌俊的研究室。这次的会面，是为了小柴教授委托开发大口径光电倍增管一事。

小柴教授是当时日本探测质子衰变实验计划的核心人物。关于质子衰变，虽然对它的预言曾出现在大统一理论中，但还从未得到过确切的实验证明，而切实地将它证实就是小柴教授研究团队本次实验的目标。

小柴昌俊教授

不过，在筹备实验关键的探测器——光电倍增管时，通过反复的考量，小柴教授的脑海里最终出现了一个大胆的想法。

“你能帮我生产出直径为25英寸的光电倍增管吗？”会面时，小柴教授向昼马社长问道。

这里先要知道一点背景信息，在那时，8英寸的光电倍增管已经算是大口径的管子了，除了英国的一家公司已经对该类产品进行了开发外，滨松也是在同年春天，才刚刚开始试制5英寸和8英寸光电倍增管。而25英寸则相当于当时电视显像管一般的大小，可见这样的要求足以让人惊讶到瞪大眼睛了。

8英寸、10英寸、13英寸和20英寸的光电倍增管

那时，美国IMB也同样在推进质子衰变探测的实验计划。其使用的探测器是由数千个5英寸光电倍增管组成，规模是小柴教授团队实验计划的数倍以上。因此，为了更早地取得实验成果，并在规模上弥补劣势，小柴教授的团队把提高质子衰变的探测精度作为其实验课题的重点，于是也就有了大口径光电倍增管的开发委托。

一名潜水员潜入了位于美国俄亥俄州的

IMB探测器中

契伦科夫光非常微弱，因此难以探测。而一个20英寸光电倍增管的受光面面积是IMB计划的5英寸管子受光面积的16倍，因此平均一只20英寸的管子就可多进入16倍的光子。若是在同等性能下，口径越大的光电倍增管就可能产生更大的信号，进而可提高探测精度。

“虽然不知道能不能做，暂且试着做做看。”虽然原本因与目标要求相差悬殊，想要拒绝小柴教授请求的昼马社长，在受教授热忱的科研精神所感染，并经过深思熟虑后，做出了最后的决断。就这样，20英寸的光电倍增管也揭开了诞生的序幕。

小柴昌俊教授（左）和昼马辉夫社长（中）

1979年12月，此项研发在滨松公司内正式进入计划阶段。技术部电子管组负责电子轨道的设计，测定以及评估工作由同部门的基础计测组负责，而全部工作由研发生产经验丰富的电子管第5制造部进行整体把控。在讨论使用硬质玻璃、厚度精度的均一性等重要事项后，团队最终将管子的尺寸定为20英寸直径（约50cm）。

而接下来，他们将面临的则是光电倍增管制造史上史无前例的挑战。如何能够让产品经受住浸入3000吨纯水中的严酷考验，光电面的制作、电子轨道的解析、玻璃容器的制作如何回应需求，一个个难题，研发团队都是怎么逐个攻破的呢？研发过程中有哪些令人气馁的波折，又有哪些意想不到的惊喜？我们将在接下来的连载中为您一一道来，敬请继续关注“中微子探测的一万只‘眼睛’的故事”