王貽芳院士 資料圖
新華網(wǎng)北京1月9日電（記者 高瓔瓔）1月9日，2016年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京人民大會(huì)堂隆重舉行。由中國(guó)科學(xué)院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳主持的“大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的中微子振蕩新模式”獲得國(guó)家自然獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
2011年，英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站報(bào)道，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)“撞”出了一個(gè)令人驚嘆的結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)了難以解釋的中微子超光速現(xiàn)象。
科幻電影《2012》中那些驚心動(dòng)魄的場(chǎng)景可能還歷歷在目，世界末日之所以會(huì)到來(lái)，劇中科學(xué)家的解釋是：太陽(yáng)爆發(fā)導(dǎo)致中微子開(kāi)始跟物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，地球面臨崩潰。
2015年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)?lì)C給了發(fā)現(xiàn)中微子存在震蕩現(xiàn)象且擁有質(zhì)量的兩位科學(xué)家。
過(guò)去的80年，人類對(duì)中微子的認(rèn)識(shí)從無(wú)到有，取得了許多重大突破，在此領(lǐng)域取得成就的科學(xué)家共獲得了4次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
這個(gè)神秘的“小家伙”再次引起人們的關(guān)注。那么，什么是“中微子”，它有什么特質(zhì)，研究它又有什么樣的意義呢？
王貽芳院士解釋到：“小小的中微子，是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子之一，在微觀的物質(zhì)世界和宏觀的宇宙中起著非常重要的作用，是聯(lián)系物理學(xué)、天文學(xué)、宇宙學(xué)和天體物理學(xué)的重要紐帶?！?/p>
大亞灣實(shí)驗(yàn)：進(jìn)入中微子基礎(chǔ)科學(xué)研究“富礦”
從2006年開(kāi)始，一群從事粒子物理研究的中國(guó)科學(xué)家和工程師們?cè)诖髞啚澈穗娀亻_(kāi)始了他們艱苦而偉大的研究之路。
2012年3月8日，他們將數(shù)年艱辛努力的成果捧到了世人面前——發(fā)現(xiàn)一種新的中微子振蕩，并且精確測(cè)出了它的振蕩幾率θ13。這個(gè)舉世矚目的科研成果，為未來(lái)的中微子研究指明了方向。
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩模式，這一科學(xué)成果被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)選為2012年度十大科學(xué)突破，并評(píng)價(jià)為“如果物理學(xué)家無(wú)法發(fā)現(xiàn)超越希格斯玻色子的新粒子，那么中微子物理可能會(huì)代表粒子物理學(xué)的未來(lái)。大亞灣實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能就是標(biāo)志著這一領(lǐng)域起飛的時(shí)刻。”
美國(guó)《自然雜志》在線評(píng)論：“這個(gè)曾經(jīng)可望而不可即的參數(shù)，現(xiàn)已被首次精確地測(cè)量?！?/p>
大亞灣實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了新的中微子振蕩模式，精確測(cè)量了其振蕩參數(shù)13，推動(dòng)了中微子研究進(jìn)入新的發(fā)展階段，是我國(guó)對(duì)中微子振蕩研究的首次嘗試，是我國(guó)進(jìn)入中微子這個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)研究“富礦”的肇始。
對(duì)于大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)，王貽芳認(rèn)為有兩個(gè)重大意義：首先，它是我國(guó)首次研制的低能量、低成本、高精度的大型探測(cè)器，大大提升了我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)水平，提高了我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)；其次，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)的建設(shè)涉及各種頂尖技術(shù)，從分布式延遲爆破、震動(dòng)監(jiān)測(cè)，到大型精密儀器、化學(xué)化工、真空、高速讀出電子學(xué)等，可以管窺我國(guó)近年來(lái)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的進(jìn)步和工業(yè)水平的提高。
王貽芳介紹說(shuō)，大亞灣實(shí)驗(yàn)站將持續(xù)運(yùn)行3—5年，可把中微子混合角θ13的測(cè)量精度提高到4%左右。在未來(lái)至少二三十年內(nèi)，都很難再有實(shí)驗(yàn)超過(guò)大亞灣的測(cè)量精度。
國(guó)際合作項(xiàng)目典范：關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手中
2003年，為了測(cè)量最后一個(gè)未知的中微子混合參數(shù)，法國(guó)、日本、韓國(guó)等都競(jìng)相提出實(shí)驗(yàn)方案。由中科院高能物理研究所提出的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)是其中之一，最終中方的方案脫穎而出。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)得到了科技部、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省、深圳市和中國(guó)廣東核電集團(tuán)的支持，６家單位共同出資1.57億元人民幣，加上美國(guó)等其他國(guó)家和地區(qū)的出資，使其成為中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域最大的國(guó)際合作項(xiàng)目。
2006年年初，來(lái)自不同國(guó)家和地區(qū)、10多個(gè)研究單位的60名科研人員構(gòu)成了初始的大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)國(guó)際合作組。
據(jù)介紹，項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)家解決了多模塊探測(cè)器設(shè)計(jì)、水屏蔽設(shè)計(jì)、反射板設(shè)計(jì)等大量技術(shù)難題，以出色的工作贏得了國(guó)際同行的認(rèn)可和尊重。
王貽芳介紹，大亞灣實(shí)驗(yàn)“以我為主”體現(xiàn)在三個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)方案全部采取了中科院高能所的設(shè)計(jì)方案；在項(xiàng)目建設(shè)中，牢牢地把關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手中；完整獨(dú)立地掌握了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)全部分析過(guò)程，最終發(fā)表的文章中采用的也是高能所的結(jié)果。
“我們的聲音越來(lái)越被重視?！蓖踬O芳說(shuō)，“當(dāng)項(xiàng)目開(kāi)始并取得良好進(jìn)展后，我們收到粒子物理國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議的大會(huì)報(bào)告邀請(qǐng)顯著增加，甚至明顯感到國(guó)際同行對(duì)我們的態(tài)度完全不一樣了。”
聯(lián)合的力量取得了中微子探測(cè)的成果，但在這一規(guī)模龐大的國(guó)際合作項(xiàng)目中，中國(guó)的科學(xué)家們無(wú)疑作出了最重要的貢獻(xiàn)，他們的創(chuàng)新實(shí)力和實(shí)驗(yàn)成果，為中國(guó)的高能物理界爭(zhēng)得了榮譽(yù)?！斑^(guò)去是我們出國(guó)學(xué)習(xí)，現(xiàn)在別人來(lái)參加我們的實(shí)驗(yàn)?！蓖踬O芳說(shuō)，大亞灣實(shí)驗(yàn)將中國(guó)的中微子研究帶入了國(guó)際前沿，極大提升了中國(guó)在探測(cè)器設(shè)計(jì)和建造方面的國(guó)際聲譽(yù)，并且提高了中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的水平。
技術(shù)創(chuàng)新：解決世界級(jí)難題
在大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)中包含了多項(xiàng)科技創(chuàng)新：
該實(shí)驗(yàn)是唯一采用統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)室多模塊探測(cè)器的中微子實(shí)驗(yàn)，提高了精度與可靠性，該設(shè)計(jì)得到了國(guó)際上的廣泛關(guān)注與贊同；
首次提出在探測(cè)器內(nèi)的上下都采用反射板，大大節(jié)省了造價(jià)；
……
在王貽芳看來(lái)，以中方為主導(dǎo)研發(fā)的液閃是整個(gè)實(shí)驗(yàn)中技術(shù)創(chuàng)新的一大亮點(diǎn)。
液閃要求長(zhǎng)時(shí)間澄清，讓無(wú)機(jī)物釓與有機(jī)物烷基苯穩(wěn)定混合在一起，并保持長(zhǎng)期透明，一直是科學(xué)界的一大難題。法國(guó)的CHOOZ實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐洪W只使用了100天就變得渾濁，被迫終止。因此可以說(shuō)，配制液閃是工程建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)首次研制了性能優(yōu)異的、基于烷基苯的摻釓液體閃爍體，解決了一直以來(lái)困擾科研人員的液閃使用壽命問(wèn)題。針對(duì)摻釓液體閃爍體的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，中美等各方曾經(jīng)提出了多個(gè)方案，原則是“誰(shuí)的方案好就用誰(shuí)的”，經(jīng)過(guò)討論和第三方的“盲評(píng)”，中方的方案最終勝出，成為項(xiàng)目組一致公認(rèn)的選擇。
王貽芳解釋說(shuō)：“液閃是大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)中的核心，成功研制新型摻釓液閃及大規(guī)模制備方法，解決了摻釓液閃不穩(wěn)定的國(guó)際難題?！?/p>
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的較大的θ13值，預(yù)示著中微子的全部奧秘有望在不久的將來(lái)被徹底揭開(kāi)。王貽芳說(shuō)：“下一代中微子實(shí)驗(yàn)——江門中微子實(shí)驗(yàn)已完成規(guī)劃與設(shè)計(jì)，正在緊鑼密鼓地進(jìn)行，預(yù)計(jì)2020年項(xiàng)目建成，項(xiàng)目可運(yùn)行30年，該項(xiàng)目標(biāo)志著中微子發(fā)展的重大方向?！?/p>
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