17年9度空缺 2016年國家自然科學(xué)獎一等獎“花落”大亞灣實(shí)驗(yàn)

新華社北京1月9日電（記者 董瑞豐 白國龍）翹首以待，2016年度國家自然科學(xué)獎一等獎得主揭曉，“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。

這個自然科學(xué)領(lǐng)域最受矚目的獎17年來曾9度空缺，可謂“慎之又慎，寧缺毋濫”。簡單來說，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，中國又抵達(dá)了哪個位置？

大亞灣實(shí)驗(yàn)：“活捉”神秘中微子

天地玄黃，宇宙洪荒。從時間開始的那一刻起，中微子就無處不在，構(gòu)成了世界的本源，但人類認(rèn)識它卻僅有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。

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，雖然每秒鐘有億萬個中微子穿過我們的身體，但我們很難發(fā)現(xiàn)它的蹤影。

中微子有多難捕獲？美國科學(xué)家雷蒙德·戴維斯因?yàn)橛^測中微子的開創(chuàng)性工作而獲得2002年諾貝爾物理學(xué)獎，諾獎委員會這么形容他的工作：“相當(dāng)于在整個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，中微子還會玩“失蹤”。如果把中微子比作蘋果：理論預(yù)期太陽釋放100個綠色蘋果，可地球上只看到了35個，為什么？科學(xué)家后來知道，因?yàn)橛?5個綠蘋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“標(biāo)準(zhǔn)模型”來闡述這些規(guī)律。可中微子振蕩與這個標(biāo)準(zhǔn)模型并不兼容。到底是哪里出現(xiàn)了問題？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，或者說是“蘋果”變色的概率。

一個名為θ13的參數(shù)這時候成了焦點(diǎn)，大亞灣實(shí)驗(yàn)就是要找出θ13的大小。

“中國最重要物理學(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，就是不僅要“捉住”神秘的中微子，還要讓它開口說話，“交代”宇宙的一個終極秘密。

一場重量級的競賽在全球展開。除了大亞灣實(shí)驗(yàn)，幾乎同時啟動的還有法國的Double Chooz、韓國的RENO反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)，此外，利用加速器中微子的兩個實(shí)驗(yàn)－－日本的T2K和美國的MINOS也在高速進(jìn)行。各國的頂尖高能物理學(xué)家紛紛投身這五個實(shí)驗(yàn)，誰先測到θ13，誰就能贏得這場全球科學(xué)家的賽跑。

“關(guān)鍵在實(shí)驗(yàn)的精度?！敝袊茖W(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，實(shí)驗(yàn)環(huán)境因此要更深、更暗、更干凈，數(shù)據(jù)分析則要爭分奪秒。

從大亞灣核電站的山底一路向下，穿過3千米的隧道，位于實(shí)驗(yàn)廳里的中微子探測器正靜靜“坐”在深藍(lán)色的超純水中，睜大“眼睛”緊緊盯著來自核反應(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量到其振蕩概率。這一成果入選《科學(xué)》雜志評選的“2012年度十大科學(xué)突破”，并被美國同行譽(yù)為“中國有史以來最重要的物理學(xué)成果”。

“韓國科學(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，首次報道測量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)獎以關(guān)注基礎(chǔ)研究、強(qiáng)調(diào)原始創(chuàng)新著稱，一等獎更是象征著我國基礎(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，我國科學(xué)家又有何規(guī)劃呢？

王貽芳說，大亞灣實(shí)驗(yàn)的成功使我國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)家在研究宇宙的過程中，始終未能找到答案，有人甚至稱其為宇宙最大謎團(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。繼測出θ13之后，如果再測量出一個名為“CP破壞”的數(shù)值，科學(xué)家或許就此能打開一扇封閉了億萬年的大門。

王貽芳說，中國在中微子領(lǐng)域的研究從無到有走過了十幾年。如果說大亞灣實(shí)驗(yàn)測到的θ13是起步的話，那么正在建設(shè)的江門中微子實(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。未來建造所有高能物理學(xué)家的夢想－－高能粒子加速器并測量CP破壞，將達(dá)到國際領(lǐng)先水平。“一旦走完這條不尋常的路，中國必將在中微子研究領(lǐng)域站在世界的最前沿?！?/p>

人類數(shù)千年仰望星空，窺得行星運(yùn)動的奧秘，誰能想到最終成為我們修蓋高樓大廈、制造飛機(jī)汽車、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)?！蓖踬O芳說， 這是一幅漫長的路線圖，是對過去成功經(jīng)驗(yàn)的信心，是對現(xiàn)在新的科學(xué)目標(biāo)的承諾，更是對未來廣闊前景的展望。