国家自然科学奖一等奖得主:为中国粒子物理积累信誉

■张素


国家自然科学奖一等奖得主:为中国粒子物理积累信誉

资料图:中国科学院高能物理研究所所长王贻芳。陈文摄


中国科学院高能物理研究所所长王贻芳9日走出人民大会堂。作为大亚湾中微子实验项目负责人,他代表270余人的庞大团队领取2016年度国家自然科学奖一等奖。


中新网记者询问获得中国自然科学领域倍受关注奖项的心得,王贻芳说:“奖项是建立信誉的一部分”;有媒体剖析实验成功关键,他回答:“每个环节都必须成功”;还有记者重提诺贝尔奖情结,王贻芳不假思索地说:“我们做研究的无法计算出与诺贝尔奖的距离,不知道,不会算”。


“高冷”的科学家,也许与“高冷”的科学理论更合拍。


2012年3月8日,大亚湾中微子实验项目组宣布取得重大成果:发现对应于θ13 的中微子振荡模式确实存在,并精确测得其振荡幅度sin213 约为0.09。


通俗来说,夸克和轻子是构成世界的基本粒子。中微子属于轻子,尽管其质量十分微小,但对宇宙的形成与演化起到关键作用。中微子又分为三种类型,即电子中微子、μ中微子和τ中微子。


中微子振荡是指一种中微子在飞行中自发变成另一种中微子,理论上三种类型两两组合,遂产生三种振荡模式。科学家们在1998年发现大气中微子振荡,对应于θ23 ;在2002年发现太阳中微子振荡,对应于θ12 。寻找第三种振荡模式θ13 是中微子研究的必然,也是必争。


大亚湾中微子实验工程副经理曹俊回忆,2003年时先后有7个国家提出8个实验方案,中国的大亚湾、法国的Double Chooz和韩国的RENO进入实施。大亚湾团队开创性地把实验设计成多个中微子探测器模块,探测精度和数据获取效率位居国际同类装置第一,最终率先公布发现新的中微子振荡模式。仅25天后,RENO也发布相似结果。


“我们的实验精度比别人高,方案设计有优势,环境也有优势,再加上我们在执行过程中没有错误,最后就能达到‘完美’。”王贻芳概括说。


“高冷”理论就像是一座高峰,第一个冲顶者将被载入史册。《科学》期刊评价称:“这一实验成果无疑让中国的粒子物理研究在世界领域中占据了一席之地”。据统计,项目组发表文章在科学引文索引(SCI)他引次数达869次,高能物理数据库(INSPIRE)他引次数达1736次,反映了中国中微子物理的国际影响力。


科学家们并未止步。王贻芳告诉中新网记者,2012年至今大亚湾中微子实验项目组主要进行三方面工作:首先是把测量精度由20%提高到4%;其次是对反应堆中微子能谱进行精确测量,发现能谱与理论预言的不一致;第三是寻找新的中微子类型,但“目前还没有看到不活跃中微子的存在迹象”。


“大亚湾实验装置将运行到2020年,我们要为世界提供最精确的参数,把性能挖掘到极致。”他说。


在王贻芳看来,大亚湾中微子实验还有一个重要功能:积累信誉。


归国15余年,他对科研经费感触颇深:“当初高能所每年人均经费仅是国际同行的二十分之一”。想要说服外界对中微子物理这样新鲜而神秘的领域投入,需要信誉。得益于大亚湾中微子实验项目打下基础,正在建设的第二个大型中微子实验项目“江门中微子实验站”更为顺利。


中新网记者获悉,江门中微子实验站将于2020年建成,运行时间达30年。其间,项目组计划在2026年左右完成中微子质量顺序测量,然后改造装置,转攻“中微子与反中微子是否是同一个粒子”命题。


南极冰下实验、地中海海底实验、美国费米实验室、日本超超级神冈探测器、印度中微子观测站等在内的诸多国际团队,均计划向中微子质量顺序发起冲击。中国中微子物理的下一次“冲顶”或许愈发艰难。“必须有自己的特殊之处,包括科学思想、核心技术、发展路线和一定的运气。”王贻芳说,还好,他们的运气一直不错。


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