马普所门前留念
受清华大学博士生短期访学基金的资助，我于2016年9月至2017年3月赴德国马克斯-普朗克物理研究所进行了为期6个月的交流学习，导师是Prof. Iris Abt。我在清华所属的CDEX（China Dark Matter Experiment）课题组，是中国在锦屏地下实验室（CJPL）开展的暗物质直接探测实验的合作组，通过对目前被认为最后可能的暗物质候选者——弱相互作用重离子（WIMP）与高纯锗探测器中锗原子的弹性散射和非弹性散射信号来直接探测暗物质粒子，我的博士课题也是基于高纯锗探测器的性能研究所展开的。我在德国所属的GeDet（Germanium Detector）课题组同样也是研究高纯锗探测器性能的，不同之处是GeDet服务于无中微子双β衰变实验。近期来的很多实验已经证明中微子是有质量的，并且可以通过振荡相互转换，但是有关中微子基本属性的问题仍未解决。无中微子双β衰变的观测可以决定中微子是否是Majorana粒子（及中微子是否是自身的反物质），可以给出中微子的绝对质量。同时，由于此过程违反了轻子数守恒，对现有的粒子物理标准模型提出了很大的挑战，因此无中微子双β衰变的测量在粒子物理领域也有着举足轻重的地位。虽说最终的实验目的不同，但究其本质的探测器性能是相通的。
由于目前所用的大多数商用高纯锗探测器都是通过冷头制冷，冷头的另一端接入液氮储存罐，因此高纯锗晶体以及探测器探头附近的温度并不能达到液氮温度的77 K，而是会随着储存罐中液氮的消耗慢慢升高。温度的升高会影响电子在高纯锗晶体中的迁移率，从而影响到高纯锗探测器的输出波形，进而可以影响到探测器的能量分辨率等性能。导师希望我可以通过研究高纯锗探测器波形的上升时间对温度的依赖性，给出上升时间与温度的关系，从而为高纯锗波形分析提供实验依据，更好地服务于将来极低本底实验的数据分析工作。
科研工作
为了能够精确地控制和监测温度变化，导师专门定制了新型电制冷低温恒温器，可以控制和调节制冷器以达到所需的温度，通过低温恒温器内部的三个热敏电阻PT100来读出温度进行检测。我的主要工作内容就是调试探测器，使其在这个新型电制冷低温恒温器中可以正常工作，并利用准直的133Ba源采集不同温度下的波形数据，进行波形分析。值的一提的是，GeDet所用的探测器是分割式n型高纯锗探测器（segmented n-type germanium detector），与不分割的、整体读出信号的高纯锗探测器相比，这类探测器可以对多点事例进行有效地甄别，而多点事例常常是暗物质或无中微子双β实验当中的本底事例，从而可以对本底事例进行有效的筛选。
探测器运抵马普所之后，我们就展开了一系列的准备及调试工作，此时就充分展现了德国人的工作效率。马普所有自己的work shop，需要加工的零件及设备都可以交给他们去做。完成了探测器的调试工作时，我在德国的学习时间也接近一半，后面的工作可谓是十分紧张。
国外的习惯跟国内不太一样，大家白天的效率很高，基本没有人加班，下午5点过后就陆续有人下班。由于我的测量工作需要在同一温度下扫描不同方向采集28组数据，每组数据有效采集时间为10分钟，为了确保实验温度的一致性，最好同一温度的实验在一天之内测完。加上每天需要重启探测器加高压、改变温度、监控漏电流、检验实验数据、写实验记录的时间，我每天待在实验室的总时间超过8个小时。导师对我也十分关心，由于每天的工作量比较大，他时常提醒我测量一天休息一天。
所里虽然有自己的食堂，但是只供应午饭，所以我需要在加班的前一天晚上准备好第二天的晚饭。马普所的每一层都有一个厨房，虽然不能做饭，但是冰箱及水壶等设备都很齐全，带饭的话可以去那里加热。时间就在这种紧张和忙碌中一天天过去，我也采集到了所需的数据。在后面的数据分析中，借助第一个月打下的基础，分析也进行的比较顺利，在多次组会和单独讨论后，基本得出了最终想找寻的规律，画出了高纯锗探测器输出信号的上升时间随温度的关系，以及在同一温度下，上升时间沿不同晶轴方向的变化规律。这项工作的内容也会被写入之后的论文当中。
科研氛围
马普所的科研氛围可谓融入到方方面面，除了每周二下午固定的colloquium之外，如果有任何形式的特邀报告、博后面试、博士生答辩等活动，秘书都会发邮件通知注册的所有学生。这里又要提到他们的信息管理系统，每个人在注册的时候会被分到各个邮件组，秘书并不需要知道每个人的邮件，每次只要发送给特定邮件组即可。另外，每个课题组在组内也有不同形式的讨论。在我们组，每天午饭过后都是固定的coffee time。导师的办公室有一个罐子，里面放有关于不同物理问题的小纸条，每个人都有一张带有自己名字的纸条，每周一和周四分别抽取一个同学回答一个物理问题，这次回答的同学抽取下周同一时间回答问题的同学和问题。从材料物理到黑洞遐想，从诺贝尔奖科普到基本原理的解释，问题会涉猎各个方面，多半是当今热门的物理话题。有些是导师希望同学们了解的内容，有些则是同学们提出来的问题，导师希望大家可以自己挖掘答案。每个问题有一周时间准备，但是只有三分钟的阐述时间，这也锻炼了大家的总结和表达能力。阐述过后大家会展开讨论，有人会补充说明，有人会继续提问，这种做法对知识的多元化非常有帮助。这也是采用这种形式的初衷，导师希望大家不要总是专注于自己的东西，要多了解现在的前沿，拓宽自己的视野，对物理学有更全方位的了解，说不定就激发了某个方面的兴趣。
在马普所的组会也给我留下了很深的印象，组会的形式相对比较自由，以讨论为主，即使有报告也不会要求做的比较正式，有时候就是几张图，只要讲清楚想要讨论的问题即可，不需要在做报告上花很多时间。老师们与学生保持朋友的平等关系，这样可以使讨论更加无拘无束，学生们才会更愿意讲出自己的观点，即便是错了也没有关系，没有人会批评你，也没有人会觉得你知识水平不足，他们看重的是学习态度。每个人在组会上将自己这周的工作总结一下，遇到的问题可以拿出来讨论，需要大家协作的内容会统一安排和分配。老师们也不例外，同样需要总结自己这周的工作，开了什么会、主要讨论了哪些事宜、目前实验的总体进度到什么程度等等。会后每个人发送给导师一封简短的邮件，将自己这周的工作总结一下，一般不超过三句话。导师汇总大家的工作内容后汇总成详细的会议记录发给每个人。
老师与学生之间的朋友关系，在平时的生活中更能够体现。如果遇到重要的节日，比如啤酒节、圣诞节、复活节等，所里会组织大家开展party，每个人带什么都分工好，导师会亲自给我们烤奶酪、煮慕尼黑特色红酒，还会邀请同学们到家中品尝自制的香肠，举办生日party等。
文化体验
既然说到了日常生活，下面就主要讲一下我在慕尼黑的文化体验。众所周知，慕尼黑的啤酒节是举世闻名的，每年的九月底到十月初可以说是全城狂欢的日子，当地人都会穿上传统的巴伐利亚服装，去各个公园或酒吧庆祝。啤酒节也吸引了世界各地的游客，不管是否认识，坐在一张桌子上就是朋友，每当这个时候，慕尼黑的街道和地铁上都是一片欢乐的气氛。德国人爱喝啤酒并不是只有啤酒节那几天，任何party和聚会的主题多半也是喝啤酒，再配上慕尼黑有名的烤肠，让人十分满足。
体验慕尼黑啤酒节
德国人爱啤酒，也爱足球，巴伐利亚拥有一个世界级的球队，那就是拜仁。足球也是他们茶余饭后必不可少的话题，每当拜仁有主场比赛，地铁中就全是带红色围巾，穿红色球衣的球迷，上到白发苍苍的老爷爷老奶奶，下到5、6岁的小朋友，年龄跨度也是非常之大。这个时候地铁都会多加班次，尽管是每5分钟一趟，也都是节节车厢爆满，让我着实找到了早晚高峰五道口挤地铁的感觉。球迷的热情也很高，赢球了会在地铁里合唱队歌，去酒吧庆祝，足球也成为了日常生活必不可少的元素。
另一个感触比较深刻的地方是德国人的生活态度，他们非常注重家庭，热爱生活，超市商店等几乎所有的店铺晚上8点全部关门，周日也全天休息。理由很简单，职员也需要陪伴家人，有自己的生活。据说之前店铺周六也不开门，市民觉得太不方便才改了政策，仅加开周六一天。德国人生活上比较朴实，并不追求时尚和奢侈，但是很注重生活享受，周末可以看到很多爸爸妈妈带着孩子去郊游，登山、滑雪等户外运动特别丰富，亦或是去市内的公园散步、跑步、做运动。德国人的严谨也是出了名的，从地铁公交的排班就可以看出，所有时间都精确到分钟，赶公交之前可以从专门的软件上查找到地铁或公交到站的时间。只要按点准时到达车站就不会误车，这也给市民的出行带来了很大的便利。刚到慕尼黑的时候你可能会觉得地铁很旧，从70年代沿用至今，得利于定期的保养，坐起来还是很舒服的，而且还有一种复古文艺范。
德国人的出行买票全凭自觉，可能当地人力资源少也是一方面原因，无论你是坐公交、地铁、还是赶火车去郊游或其他城市，买票都在自助机上即可完成，或是在网上买完打印二维码。上车时没有安检也没有检票员，但在车上时不时会有工作人员进行抽查，查到没有买票会罚款60欧，但是这种概率也是非常之低。从我经历的为数不多的查票来看，目前还没有见到被罚款的情况，使我不由地佩服国民的整体素质。
总结体会
去德国之前我总觉得半年时间很长，然而去了才发现由于每天过得充实而显得时间过得很快。受到周围科研气氛及生活方式的感染，渐渐地我的工作效率也提高了，周末也喜欢出去运动以提高身体素质，学习和生活上面都得到了很大的锻炼，工作也得到了对方导师的肯定，可以说是给6个月的交流学习画上了圆满的句号。感谢王青导师及岳骞导师在科研及生活上的关心，感谢马普所Iris Abt老师及刘湘老师在科研工作上对我的悉心指导和大力支持，同时感谢马普所的小伙伴们半年的陪伴，跟他们讨论问题、聊天，发现一些中西方思维方式的不同，也让我受到很大启发。最后，感谢清华大学研究生院以及清华大学博士生短期出国访学基金的资助，使我可以有一次异国留学的别样体验，在科研上的收获、文化上的熏陶使我受益匪浅。
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文本系清华大学马菁露同学接受“清华大学博士生短期出国访学基金”赴德访学归来后的总结报告。“清华大学博士生短期出国访学基金”自2010年起设立，受到“985”基金和校基金会的共同支持，为博士生赴国外一流大学或重要国际组织、师从一流导师开展研究工作提供4-6个月的生活费资助。至今已有超过1200名博士生获得基金支持。
资料来源：微信公众号清华大学研究生教育，2017年5月20日
文本来源：清华大学物理系马菁露同学的访学总结报告
编辑：邵正隆 清华大学研究生院；
叶健成 清华大学研究生院学生记者
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