翹首以待，2016年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)得主揭曉，“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”9日獲得殊榮。
這個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域最受矚目的獎(jiǎng)17年來(lái)曾9度空缺，可謂“慎之又慎，寧缺毋濫”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，獲得項(xiàng)目必須是重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，得到同行認(rèn)可。
得獎(jiǎng)的大亞灣實(shí)驗(yàn)到底是什么？在攀登科學(xué)高峰的途中，中國(guó)又抵達(dá)了哪個(gè)位置？
大亞灣實(shí)驗(yàn)：“活捉”神秘中微子
天地玄黃，宇宙洪荒。從時(shí)間開(kāi)始的那一刻起，中微子就無(wú)處不在，構(gòu)成了世界的本源，但人類(lèi)認(rèn)識(shí)它卻僅有80余年，還留有許多未解之謎。
在科學(xué)家眼中，中微子的神秘面紗每掀開(kāi)一層，都能讓人們向宇宙終極法則更接近一步。相關(guān)研究在最近28年間已4次斬獲諾貝爾獎(jiǎng)。
可是，中微子幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生作用，在它的眼里，地球幾乎是透明的。因此，雖然每秒鐘有億萬(wàn)個(gè)中微子穿過(guò)我們的身體，但我們很難發(fā)現(xiàn)它的蹤影。
中微子有多難捕獲？美國(guó)科學(xué)家雷蒙德·戴維斯因?yàn)橛^測(cè)中微子的開(kāi)創(chuàng)性工作而獲得2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，諾獎(jiǎng)委員會(huì)這么形容他的工作：“相當(dāng)于在整個(gè)撒哈拉沙漠中尋找某一粒特定的沙子?！?/p>
更讓科學(xué)家“郁悶”的是，中微子還會(huì)玩“失蹤”。如果把中微子比作蘋(píng)果：理論預(yù)期太陽(yáng)釋放100個(gè)綠色蘋(píng)果，可地球上只看到了35個(gè)，為什么？科學(xué)家后來(lái)知道，因?yàn)橛?5個(gè)綠蘋(píng)果變成了黃色或者紅色的，這就是“中微子振蕩”。
我們生活的這個(gè)世界，有一些最基本的物理規(guī)律，一代又一代科學(xué)家費(fèi)盡心血構(gòu)建起了一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)模型”來(lái)闡述這些規(guī)律?？芍形⒆诱袷幣c這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型并不兼容。到底是哪里出現(xiàn)了問(wèn)題？近乎完美的模型是否要推倒重建？一切取決于科學(xué)家能否掌握中微子振蕩的秘密，或者說(shuō)是“蘋(píng)果”變色的概率。
一個(gè)名為θ13的參數(shù)這時(shí)候成了焦點(diǎn)，大亞灣實(shí)驗(yàn)就是要找出θ13的大小。
“中國(guó)最重要物理學(xué)成果”：贏得全球科學(xué)家的賽跑
找出θ13的大小，如果打比方說(shuō)，就是不僅要“捉住”神秘的中微子，還要讓它開(kāi)口說(shuō)話，“交代”宇宙的一個(gè)終極秘密。
一場(chǎng)重量級(jí)的競(jìng)賽在全球展開(kāi)。除了大亞灣實(shí)驗(yàn)，幾乎同時(shí)啟動(dòng)的還有法國(guó)的Double Chooz、韓國(guó)的RENO反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)，此外，利用加速器中微子的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)－－日本的T2K和美國(guó)的MINOS也在高速進(jìn)行。各國(guó)的頂尖高能物理學(xué)家紛紛投身這五個(gè)實(shí)驗(yàn)，誰(shuí)先測(cè)到θ13，誰(shuí)就能贏得這場(chǎng)全球科學(xué)家的賽跑。
“關(guān)鍵在實(shí)驗(yàn)的精度?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王貽芳說(shuō)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境因此要更深、更暗、更干凈，數(shù)據(jù)分析則要爭(zhēng)分奪秒。
從大亞灣核電站的山底一路向下，穿過(guò)3千米的隧道，位于實(shí)驗(yàn)廳里的中微子探測(cè)器正靜靜“坐”在深藍(lán)色的超純水中，睜大“眼睛”緊緊盯著來(lái)自核反應(yīng)堆的中微子。
2012年3月8日，大亞灣實(shí)驗(yàn)拔得頭籌：發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式并精確測(cè)量到其振蕩概率。這一成果入選《科學(xué)》雜志評(píng)選的“2012年度十大科學(xué)突破”，并被美國(guó)同行譽(yù)為“中國(guó)有史以來(lái)最重要的物理學(xué)成果”。
“韓國(guó)科學(xué)家的結(jié)果只比我們晚了25天?！蓖踬O芳回憶。
截至目前，大亞灣實(shí)驗(yàn)已經(jīng)收獲了累累碩果，首次報(bào)道測(cè)量θ13的文章被引用上千次，成為高能物理研究的經(jīng)典文獻(xiàn)之一。
繼續(xù)探索未解之謎：要站到世界最前沿
自然科學(xué)獎(jiǎng)以關(guān)注基礎(chǔ)研究、強(qiáng)調(diào)原始創(chuàng)新著稱(chēng)，一等獎(jiǎng)更是象征著我國(guó)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。
如果把大亞灣實(shí)驗(yàn)比喻為載人航天，那么接下來(lái)應(yīng)該就是載人登月和深空探索。航天領(lǐng)域有這樣步步發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，在中微子領(lǐng)域，我國(guó)科學(xué)家又有何規(guī)劃呢？
王貽芳說(shuō)，大亞灣實(shí)驗(yàn)的成功使我國(guó)的中微子物理研究向前邁出了一大步，繼續(xù)探索中微子未解之謎，將是我國(guó)相關(guān)研究實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展和全面領(lǐng)先的機(jī)遇。
比如，反物質(zhì)去了哪里？科學(xué)家在研究宇宙的過(guò)程中，始終未能找到答案，有人甚至稱(chēng)其為宇宙最大謎團(tuán)之一。在目前的科學(xué)研究中，中微子最有可能解釋反物質(zhì)消失之謎。繼測(cè)出θ13之后，如果再測(cè)量出一個(gè)名為“CP破壞”的數(shù)值，科學(xué)家或許就此能打開(kāi)一扇封閉了億萬(wàn)年的大門(mén)。
王貽芳說(shuō)，中國(guó)在中微子領(lǐng)域的研究從無(wú)到有走過(guò)了十幾年。如果說(shuō)大亞灣實(shí)驗(yàn)測(cè)到的θ13是起步的話，那么正在建設(shè)的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)很有希望確定中微子的質(zhì)量順序從而實(shí)現(xiàn)跨越。未來(lái)建造所有高能物理學(xué)家的夢(mèng)想－－高能粒子加速器并測(cè)量CP破壞，將達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！耙坏┳咄赀@條不尋常的路，中國(guó)必將在中微子研究領(lǐng)域站在世界的最前沿?！?/p>
人類(lèi)數(shù)千年仰望星空，窺得行星運(yùn)動(dòng)的奧秘，誰(shuí)能想到最終成為我們修蓋高樓大廈、制造飛機(jī)汽車(chē)、發(fā)射飛船衛(wèi)星的根本？
“今天的科學(xué)，將是明天的技術(shù)。”王貽芳說(shuō)，這是一幅漫長(zhǎng)的路線圖，是對(duì)過(guò)去成功經(jīng)驗(yàn)的信心，是對(duì)現(xiàn)在新的科學(xué)目標(biāo)的承諾，更是對(duì)未來(lái)廣闊前景的展望。
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