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王贻芳:物质科学不强,其他科学不可能强

文章来源: admin     时间: 2019-10-09

  

联合采访:刘江来(未来论坛青创联盟成员/上海交通大学物理与天文学院教授)章剑锋(网易科技记者)

撰 文:章剑锋

在9月7日揭晓的未来科学大奖物质科学奖项中,中国科学院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳成为得主之一,将与另一位得主、他的合作者陆锦标分享总共100万美元的奖金。此时,距他2012年在大亚湾反应堆中微子实验发现“第三种中微子振荡模式”,时隔7年。未来科学大奖评委会说,“王贻芳的这项研究成果,将为超出标准模型的新物理研究,特别是解释宇宙中物质与反物质不对称性提供了可能。”

态℃|王贻芳:物质科学不强,其他科学不可能强未来科学大奖物质科学奖获奖人——王贻芳

“未来科学大奖”是中国首个由科学家群体和企业家群体共同发起的科学奖项,它奖励的科研成果,要求具备这样几个条件:在大中华地区完成、在国际学界具有影响力、原创性,并且该成果已经经过相对长时间的检验。对获奖者的国籍、性别和年龄不设限。该奖2016年设立,2019年是第四届。颁奖仪式将在11月份举行。

态℃|王贻芳:物质科学不强,其他科学不可能强

“我还没有想好该怎么用这笔钱”。在揭晓仪式后,王贻芳第一时间接受了网易科技记者与未来论坛青年科学家代表的联合专访,谈到这笔“巨额奖金”对于他目前正在力吁推进的环形正负电子对撞机会否有帮助时,王贻芳语气轻松,”大加速器所需要的经费规模远超过这个奖金,(这笔钱)也许可以用来作为募集更多经费的成本花费。”

采访过王贻芳的一些媒体,形容这位科学家是不擅于言辞的人,能把天聊死,但在本次历时一小时的采访中,王贻芳谈吐从容,应答自如,在谈及一些公共关注的问题时,声气很足,谈兴很健。

以下是主要的访谈内容:

一,为什么能发现第三种中微子振荡?

问:中微子被誉为一种“幽灵粒子”,前两种振荡现象证明中微子有质量,这个科研发现在2015年获得了诺贝尔物理奖,您的第三种中微子振荡发现的意义是什么?

王贻芳:新的中微子振荡模式的发现,第一个重要的意义在于它使我们对中微子振荡的整个图像有了完整的认识。因为三种中微子一般而言就应该有三种振荡模式,最后一种振荡模式的存在及其振幅大小,应该说对我们理解整个中微子振荡的图像具有非常重要的意义。

第二,中微子振荡使得我们有可能有一种(所谓的轻子)CP破坏,?就是宇宙和电荷守恒的破坏,使得我们有可能理解和解释宇宙当中的物质和反物质的不对称性。所以要想确认这一点就需要能够测量CP破坏的参数,而CP破坏的参数跟第三种振荡模式的振幅又是联系在一起的,如果振幅为零的话,CP破坏的参数永远测不出来。所以未来实验的能力,在很大程度上决定于第三种振荡振幅的大小。

应该说我们非常幸运,这个振幅非常大,比我们原来预想的大了10倍左右,这种情况下未来的测量中微子CP破坏的实验就相对比较容易,也正因为如此国际上几个实验最近都开始启动,包括美国和日本。应该说第三种振荡模式振幅参数θ13的测量使得中微子物理研究未来的发展有了非常清晰的路径。

问:大亚湾实验是在国际竞争下做出来的成果,当时是如何超越韩国和法国的国际竞争的?

王贻芳:2002年我们知道或者说我们确认中微子有振荡,θ12和θ23的振荡参数都已经测量出来以后,大家的目光就集中在θ13参数的测量方面。2003年左右全世界大概有8个实验的方案,大家都希望自己的方案一是能得到自己国家政府的支持拿到经费;二是能够争取获得足够的国际支持,使得参加这个实验的科学家人数能够达到最高。因为人数多了得到各自国家经费支持的几率就会比较大。当时中国的大亚湾实验也参与了竞争,最后经过3年,在2016年左右我们跟美方正式完成了合作组的安排,使得大亚湾实验组成为当时国际上θ13测量的最大合作组。

同时,我们也需要开展实验本身的设计和研制,因为我们的科学目标相对来说比较激进,目标比较高,使得我们对探测器建设的要求也比较高,即探测器建设的规模和精度,以及地下实验室开挖的规模,都远远大于其他实验。另外两个获得支持的法国和韩国的实验相对建设规模跟我们比较小不少。我们的规模大,建设要求高,当然花的时间就比较长。到2011年的时候我们发现其它的实验已经几乎快完成了,或者已经完成了,所以我们就处于非常紧张的阶段。

最终还是我们先进的设计和规模起了正面的作用,我们一年取数获得的θ13测量精度会远远超过其它实验好多倍,最后通过三个月的数据我们发表了第一次结果,比别人一年的数据精度还要高。这样我们最终在竞争中不仅仅实现了精度,同时在时间上也成了当时世界上最快的。这个结果决定于实验的设计,也决定于建造进度和建造的水平,最终是很多因素造成的,有偶然的也有必然的。

问:2012年大亚湾首个实验结果出来以后,当时国际上有怎样的反映?

王贻芳:大亚湾实验成果的发表,应该说做了很好的准备,所以我们的实验结果立刻得到大家的关注和信服,整体来说对结果的正确性和精度不太有异议。因为在发表正式的科学结果之前两三个月,我们就在2012年的1月份发表了实验的探测器文章,把我们整个实验的设计、建造、获取的初步数据向国际社会做了报告。这样大家可以看到我们探测器的运行情况怎么样,精度怎么样,误差怎么样。这样一个详细的文章,实际上让大家对我们的结果有了信心,到我们发表正式物理结果、科学结果的时候,大家对我们的仪器,对我们的数据,包括对我们的误差都没有什么疑问。应该说这样的一个设计安排是起到了我们预想的效果。

二,他想改变自然科学教科书上清一色写满外国人名字的历史

问:大亚湾实验后,目前中国在中微子研究方面有没有新的举措?

王贻芳:我们在大亚湾实验正在进行的过程当中,大约在2008年左右,就开始规划设计了下一代的中微子实验,这个实验继续延续前面反应堆中微子实验研究的技术方向。但是用反应堆中微子来测量中微子振荡当中另外的一些参数,比如说中微子质量的顺序。同时这样一个实验也可以做天体物理的研究,包括太阳中微子,地球中微子,还有超新星中微子等等。

我们从2008年开始规划设计这个方案时,也开始了关键技术的预研。等到大亚湾实验结果出来之后,在2013年左右,我们就开始了新的实验,叫做江门中微子实验的建设研制工作,现在我们还在进行当中,估计在2021年左右,我们会完成这样一个新的实验建设,开始它的科学研究工作。

问:大家比较关心的问题,中微子振荡第三种模式的发现,这个研究成果,对大众生活有没有直接的影响?公众应该怎么看待它?


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