“票房與口碑”雙贏：大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目獲國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)
?大亞灣核反應(yīng)堆。來源：大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)工程網(wǎng)站
撰文 | 呂浩然（《知識(shí)分子》編輯）
責(zé)編 | 李曉明
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今天上午，2016國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)在京揭曉。毫無懸念，“大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩模式”項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)”）折桂2016國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
之所以稱為“毫無懸念”是因?yàn)樵擁?xiàng)目此前得獎(jiǎng)呼聲甚高，且是本年度唯一初評(píng)通過的一等獎(jiǎng)項(xiàng)目。
中微子研究與諾貝爾獎(jiǎng)的四次“邂逅”
自1956年正式“問世”以來，圍繞中微子領(lǐng)域的相關(guān)研究已經(jīng)斬獲無數(shù)榮譽(yù)。單從科學(xué)界最高榮譽(yù)——諾貝爾獎(jiǎng)來看，中微子領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)拿下了4座“諾貝爾小金人”。
1995年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家弗雷德里克·萊因斯（Frederick Reines），以表彰其“探測(cè)發(fā)現(xiàn)中微子（1956年）”（"for the detection of the neutrino"），萊茵斯也是首位發(fā)現(xiàn)電子中微子的科學(xué)家。
?來源：nobelprize.org
1988年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家利昂·萊德曼（Leon M. Lederman）、梅爾文·施瓦茨（Melvin Schwartz）和杰克·斯坦伯格（Jack Steinberger），以表彰他們“中微子束方式，以及通過發(fā)現(xiàn)子中微子證明了輕子的對(duì)偶結(jié)構(gòu)”（"for the neutrino beam method and the demonstration of the doublet structure of the leptons through the discovery of the muon neutrino"），三位科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了第二種中微子——μ（繆）中微子。
?來源：nobelprize.org
2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)雷蒙德·戴維斯（Raymond Davis Jr.）以及日本科學(xué)家小柴昌俊（Masatoshi Koshiba），以表彰他們?cè)凇霸谔祗w物理學(xué)領(lǐng)域做出的先驅(qū)性貢獻(xiàn)，尤其是探測(cè)宇宙中微子”（"for pioneering contributions to astrophysics, in particular for the detection of cosmic neutrinos" ）。
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2015年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予日本科學(xué)家梶田隆章（Takaaki Kajita）以及加拿大科學(xué)家阿瑟·B·麥克唐納（Arthur B. McDonald），以表彰他們“發(fā)現(xiàn)中微子振蕩現(xiàn)象，該發(fā)現(xiàn)表明中微子擁有質(zhì)量”（"for the discovery of neutrino oscillations, which shows that neutrinos have mass"）。
?來源：nobelprize.org
“票房與口碑”雙贏的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)
套用電影界的一句話去形容“大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)”，可稱得上“票房與口碑”的雙贏。
在“票房”方面，中微子領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)不俗。與諾貝爾獎(jiǎng)的四次“邂逅”彰顯著該領(lǐng)域的重要性，而中國(guó)在中微子實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)也具有重要意義，贏得了國(guó)際物理學(xué)界的廣泛關(guān)注和普遍贊譽(yù)。
中國(guó)以大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)為首的中微子研究起步相對(duì)較晚。2003年，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由以中科院高能物理所所長(zhǎng)王貽芳為代表的高能物理學(xué)家提出總體方案，并于2006年獲得立項(xiàng)，2007年10月正式開工建設(shè)，2011年12月24日開始遠(yuǎn)近點(diǎn)取數(shù)同時(shí)運(yùn)行。僅不到3個(gè)月，項(xiàng)目組就于2012年3月8日宣布首次發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種振蕩模式，并測(cè)出其振蕩幾率，當(dāng)年入選《自然》雜志評(píng)選的2012年十大科學(xué)進(jìn)展。
因在中微子振蕩領(lǐng)域的成就，王貽芳也受到了許多重量級(jí)科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的首肯，并先后當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士、俄羅斯科學(xué)院外籍院士、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士。2015年11月9日，王貽芳獲得被譽(yù)為科學(xué)界“第一巨獎(jiǎng)”的基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)，成為首次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的中國(guó)科學(xué)家。
而在“口碑”方面，曾經(jīng)大力支持中國(guó)開展中微子實(shí)驗(yàn)研究的華人物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主李政道在得知大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)獲得成功之后向項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人發(fā)來賀信并評(píng)價(jià)道：“最熱誠(chéng)的祝賀！在您們的領(lǐng)導(dǎo)下，很精確的測(cè)量了theta one-three，這是粒子物理中極基本、極重要的參數(shù)！”。
?李政道的祝賀信。來源：人民日?qǐng)?bào)海外版
而此次大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)獲得國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，也反映出國(guó)家層面對(duì)于大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組工作的肯定。
中國(guó)中微子實(shí)驗(yàn)研究的未來
面對(duì)已有的榮譽(yù)，以王貽芳為首的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組一方面繼續(xù)完善已有工作，更計(jì)劃在廣東省江門市籌建江門中微子試驗(yàn)站，進(jìn)行下一步的中微子實(shí)驗(yàn)研究。
王貽芳在接受《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（NSR）訪談時(shí)曾表示：一般來說，研究中微子的路徑大概有利用太陽中微子、大氣中微子、反應(yīng)堆中微子、或加速器中微子等四種。
“大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)實(shí)際是利用核反應(yīng)堆來探測(cè)中微子，主要原因有二：一是太陽中微子和大氣中微子研究方面已經(jīng)做了很精彩的工作，確定了中微子振蕩六個(gè)參數(shù)中的三個(gè)半，其中太陽中微子振蕩確定了 sin22θ12~0.86和Δm221~ 7.5x10-5eV2 大氣中微子振蕩確定了 sin22θ23~1和|Δm232|~ 2.5x10-3eV2（沒有確定其符號(hào)，算半個(gè)參數(shù)），剩下的兩個(gè)半?yún)?shù)包括混合角θ13、|Δm232 |的符號(hào)（中微子的質(zhì)量順序）以及CP破壞相角δ，我們預(yù)計(jì)θ13可以在反應(yīng)堆產(chǎn)生的中微子振蕩中被精確測(cè)出來，因而向這個(gè)方向努力；二是大亞灣核電站的天然優(yōu)勢(shì)，不僅核反應(yīng)堆功率大，而且核電站周圍有山屏蔽，為去除本底提供了便利?！蓖踬O芳說。
王貽芳還指出，在短短的55天測(cè)出sin22θ13 為9.2%的結(jié)果是“超出了預(yù)期”的，“而且sin22θ13 ＞0.01表明用現(xiàn)有技術(shù)就可以測(cè)量質(zhì)量順序和CP破壞”。
中微子實(shí)驗(yàn)下一步目標(biāo)，則直指江門，“因此，很自然我們希望能夠在接下來的江門實(shí)驗(yàn)中解決中微子質(zhì)量順序的問題。正在我國(guó)廣東省江門市建造的江門（JUNO）實(shí)驗(yàn)將利用兩萬噸的液閃探測(cè)器在距核反應(yīng)堆53千米處精確測(cè)量反應(yīng)堆中微子的能譜，從而推斷出中微子的質(zhì)量順序”。
當(dāng)然，“精確”并不是江門中微子試驗(yàn)站的唯一目標(biāo)，王貽芳還有更加深遠(yuǎn)的考慮。他表示，希望到2030年左右把江門實(shí)驗(yàn)改造為能驗(yàn)證中微子是否為其自身反粒子的實(shí)驗(yàn)，主要是通過尋找無中微子的雙貝塔衰變反應(yīng)，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)花錢也不是很多，但具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力”。
“中微子的絕對(duì)質(zhì)量是多少？惰性中微子是否存在？中微子究竟是狄拉克粒子還是馬約拉納粒子？還可以利用中微子作為探針去研究宇宙起源和演化過程等等?！蓖踬O芳列舉了一系列未來可能亟待解答的問題，這些或許都是擺在中微子實(shí)驗(yàn)研究道路上的“坎兒”，等待著大亞灣、江門中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目去鋪平。
