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运气真存在吗?高能物理学家王贻芳捕捉“幽灵粒子”之路

2024-03-10   央视新闻   阅读量:140

    今年两会期间,全国人大代表、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳院士,继续呼吁我国应加大对基础科学研究的投入。本周,《面对面》专访王贻芳。

    全国人大代表王贻芳:我关注的主要焦点跟过去一样,如何能够让我们的管理,如何让我们的整个的创新体系能够更好适应未来的科学发展,能够让我们真的站在世界的科技制高点上,我觉得这方面我们还有很长的路要走。

    十几年的时间里,作为科学家,王贻芳出现在公共媒体上,往往担负着为公众普及中微子和高能物理基本常识的任务。作为人大代表,他为大科学装置、国家实验室、基础研究呼吁,话题总是绕不开钱和体制这两个核心问题。他是中国科学院院士、中国科学院高能物理所的所长,面对媒体,他坦言,希望中国能够成为世界高能物理领域的领跑者。而这一希望,取决于社会环境的改善和投入的保障。

    记者:有没有可能我不仅跟政府要钱,比如说还有大企业,还有爱科学的人,还有基金会呢?

    全国人大代表王贻芳:一方面是可能的,国际上社会资金对基础科学的资助还是很多的。但是我觉得有一个比较大的问题,就是国内的这些资金对于资助真正的科学研究兴趣不大,真正支持科学研究的相对来说还是比较少,如果我要去到基金会要钱,得找十个才能找到一个有可能有兴趣的,那花时间太多,我不可能没事天天去找人要钱,我还得自己干活。

    王贻芳从事的高能物理,也被叫做粒子物理,主要研究比原子核更深层次的物质微观结构和性质。这是一个人类无法感知,只能依赖实验和仪器才能探索的世界。在广东省开平市金鸡镇的大山深处,正在建设中的江门中微子实验室,可以说是世界高能物理学家最关注的地方。位于地下700米的洞室、大型水池、一个装满2万吨液体和光电倍增管的中微子探测器,共同组成了中国前所未有的,最复杂的高能物理实验装置。它的科学目标是测量中微子的质量顺序,王贻芳是这个实验的首席科学家。

    著名物理学家、诺贝尔奖得主丁肇中,是王贻芳在高能物理领域的领路人。1985年,本科毕业的王贻芳通过了丁肇中的考试,前往位于瑞士的欧洲核子中心,投入到丁肇中主持的L3实验中。2001年,在国外求学,工作15年的王贻芳,因入选中国科学院“引进国外杰出人才”计划,回到中国,进入中国科学院高能物理研究所。

    大亚湾中微子实验的科学目标,是寻找中微子的第三种震荡模式。中微子是构成物质世界的最基本单元,是物质世界基本粒子之一,被称为“破解宇宙起源密码的钥匙”。它质量很微小,数量却很庞大,是一种非常难以捕捉的微粒,一种中微子在飞行过程中,可以变成另一种中微子,然后再变回来,这便是中微子振荡现象,而3种中微子之间,可发生3种中微子振荡。1998年和2001年,中微子的前两种振荡模式相继被发现,这两位科学家因此获得诺贝尔物理学奖。

    2003年,利用反应堆寻找中微子的第三种振荡模式,成为国际高能物理学界的研究热点,在这个方向上,积累多年的王贻芳,向高能物理研究所学术委员会,提出了大亚湾中微子实验计划。

    大亚湾中微子实验计划,从提出到启动用了四年时间,从启动到建设完毕,又用了五年时间。

    历经四年筹备,五年建设的大亚湾中微子实验于2011年年底启动运行。2012年3月8日,大亚湾实验国际合作组宣布发现了一种新的中微子震荡,并以前所未有的精度,测得其震荡大小为0.092,误差为0.017,无震荡的可能性仅为千万分之一。《科学》杂志将这一发现列为当年全球十大科学突破,并称“中国粒子物理的时代业已到来”,王贻芳也一战成名,成为首位获得“基础物理学突破奖”的中国科学家。在王贻芳看来,他和团队的努力在于把“所有的事情都做对”,但最终成功,也有运气成分。

    记者:运气真存在吗?

    全国人大代表王贻芳:当然存在。我们做大亚湾实验的时候,我们设计测量中微子θ13的这个参数,我们认为它大约在1%大小的范围左右,也有很多人预言它为0,那就测不到。最终我们测出来将近10%,这就是运气,这是自然界给了一个对我们特别友好的一个参数值。

    记者:是老天爷眷顾还是你足够努力?

    全国人大代表王贻芳:我们能做的就是尽自己120%努力,剩下的事情听天由命。物理学当中有很多类似例子,各种各样的参数不知道它在哪,最后可能每个参数都有五个十个实验去做,可能有一个就找到了。所以我们只是整个科学研究队伍当中的一分子。如果没有解决,你要告诉大家这条路,此路不通,别的人从中也会学到东西,整个科学领域过去的几百年都是这么往前走的。

    记者:假设大亚湾这个实验你没有运气的话,结果会是什么样?

    全国人大代表王贻芳:如果我们没有运气,这个实验当然也达到了它的设计目标,那仅此而已,我们可能就不会有江门中微子实验。

    事实上,在大亚湾实验刚开始建设时,王贻芳就提出了江门中微子实验计划,他的科学目标是测量中微子的质量顺序。这一计划经过七年筹备,于2015年立项开建。

    记者:为什么会这么久?

    全国人大代表王贻芳:江门实验跟大亚湾实验相比,要复杂多得多,因为这世界上没有人做过,你不知道这件事情步子走得是不是太大。

    在推动大亚湾中微子实验和江门中微子实验的同时,王贻芳一直致力于推动周长100公里的环形正负电子对撞机的建设。因为投资高达数百亿元,这一项目引发争议和质疑。高能物理实验中,高能意味着高昂的成本。王贻芳的老师丁肇中也曾在演讲和采访中表达过,他为了得到实验经费付出的努力和遭遇的质疑。

    就在两会召开之前,江门中微子实验第23次国际合作组会在开平市召开,来自13个国家和地区的316名科研人员参加会议,其中外国单位参会人员89名,参会总人数创历史新高。在世界范围内,共有五个以探测中微子质量顺序为目标的实验正在准备中。

王贻芳
中国科学院院士
发展中国家科学院院士