王贻芳 获科学界“第一巨奖”

2015-11-20 13:45:00  来源:中华儿女报刊社  编辑:安吉

  2011年10月,王贻芳在大亚湾中微子实验站察看设备安装情况 

  文 本刊记者 梁伟
  北京时间11月9日,2016年“科学突破奖”颁奖仪式在美国加州圣何塞举行。中国科学家王贻芳作为大亚湾中微子项目的首席科学家获得“基础物理学突破奖”,这是中国科学家首次获得该奖项。该奖由俄罗斯富翁Yuri Milner领衔资助,单项奖金高达300万美元,堪称科学界“第一巨奖”。2013年,阿里巴巴集团创始人马云夫妇作为捐助人正式加入该基金会。
  “科学突破奖”旨在奖励在生命科学领域取得重要成就的科学家,给他们提供更自由和更多的机会,帮助他们取得更大的成就。任何人都可以通过网上提名获奖候选人。候选人没有年龄限制,而且每个奖项的获奖人数和个人获奖次数也没有限制。该奖今年把物理学奖项颁给了对发现中微子振荡有贡献的7个项目领导人和他们领导的5个研究团队。其中,王贻芳和他所领导的中国大亚湾中微子实验团队在2012年3月率先发现中微子的第三种振荡模式,并精确测量出其振荡几率。


  神秘的中微子
  说到中微子,就不得不提到今年的诺贝尔物理学奖获得者日本科学家梶田隆章和加拿大科学家麦克唐纳——他们发现中微子振荡。中微子有三种:电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。中微子如幽灵一般,又小又轻但量又超大——相当于宇宙中星星的总和。而且它们神秘孤僻,几乎不与周围的物质世界发生相互作用。
  中微子是构成物质世界的12种基本粒子中人类了解最少的一个,也是破译宇宙起源与演化密码最重要的一把钥匙。大亚湾中微子实验首席科学家、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳与它结缘了19年。 
  说起这次获奖的大亚湾中微子实验工程,大亚湾中微子实验工程副经理、中科院高能物理研究所粒子天体物理中心副主任杨长根想说的很多。“项目从立项开始就遇到各种困难。中间曾多次停工,许多次我们都以为项目要黄了,成果可能被别人抢在前面,如果没有王所在前面顶着,我们肯定坚持不到最后。” 
  早在2003年,王贻芳的团队就提出设想,利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子,来寻找中微子的第三种振荡,并提出了实验和探测器设计的总体方案。他多方奔走,呼吁国内开展这一实验研究。 
  大亚湾中微子实验最初就被定位为一个国际合作项目。在当时进行立项申请时,“国际合作”这个名头提供了巨大便利,但也付出了很大的代价。其中最困难的就是实验主导权的问题,如果采用美国人的方案,国际合作是来了,可是中方的权利就会无形中被控制,倘若坚持我们自己的方案,外国人可能就“不玩”了,立项也会变得尤为艰难。
  “他们的方案存在问题,我不能答应”。王贻芳说,“而且我坚信我们的方案最正确。国家花这么多钱,如果把方案让给美国,让他们得到成果,不可能!我不希望仅仅是为别人提供条件,我们要做一个自己的实验。” 
  幸运的是,这场没有硝烟的战争不是王贻芳一个人在战斗,通过自己的影响力,他将一批一批国内和美国华裔科学家拉了进来,这其中就包括从美国归来的项目副经理曹俊、项目电子学负责人李小男等众多优秀科学家。 
  经过集体智慧的博弈,加上大家都明白这将是对高能物理学界具有里程碑意义的大型实验,美国人自然也不愿意缺席,他们最终选择了妥协。王贻芳说:“他们最终愿意参与进来,是因为我在科学上站得住脚。对方在科学上说不过我。” 
  2006年,大亚湾中微子实验国际项目正式启动,这是美国能源部在基础研究领域对外投资第二大的国际合作。中国(包括香港和台湾地区)、美国、俄罗斯、捷克等6个国家和地区的30多个研究单位的190多位研究人员组成的团队顺利诞生。这其中,以王贻芳为代表的中方紧紧把握了实验的主导权。用了不到一年的时间,大亚湾核反应堆中微子实验室建设启动。 
  三年建设、一年安装。又过了四年,2011年底,大亚湾的探测器准备就绪。但这并不意味着寻找中微子的赛跑中国已经走在了世界前列。早在半年之前,日本T2K中微子实验就发表了θ13的测量结果,但置信度只有2.5个标准偏差,虽然还没有达到5个标准差,但这一结果已经被《物理世界》列为当年十大物理突破,除此之外,美国、法国、韩国都跑在了我们的前面。 
  但是这样的局面没有持续太久,仅仅过了55天时间,王贻芳和他的团队就测得新的中微子振荡模式,定量来说,θ13不为零的置信度达到了5.2个标准偏差。大亚湾中微子实验国际合作组成员、美国杰佛逊国家实验室副主任罗伯特·麦克欧文说:“这是中国本土迄今为止最重要的物理学成果”。成果公布当天,美籍华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道博士发来亲笔贺信称:“这是粒子物理中极基本、极重要的参数!”
  2012年年底,美国《科学》杂志评选的年度十大科学突破,大亚湾中微子实验赫然其中。的确,这是一项重大科学成果,科学家们发现了这种新的中微子振荡模式,首次精确测量到其振荡幅度,从而开启了未来中微子发展的大门。大亚湾中微子实验这一重要发现,还将使科学家对物质世界的基本规律有新的认识,为未来进行下一代中微子实验以探索研究宇宙中物质和反物质不对称性即破解“反物质消失之谜”,开启了道路和奠定了科学基础。 
  如今,大亚湾中微子二期实验项目的建设已经展开。选址在江门开平,目前进展顺利。二期实验项目的主要物理研究目标是利用反应堆中微子振荡确定中微子质量顺序,对于人类了解物质微观的基本结构和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。若获重大突破,我国中微子研究将达到真正的国际领先。

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