王貽芳 追著“中微子”跑的人

梁偉

2019年9月7日，第四屆“未來科學大獎”在北京揭曉。中國科學院院士王貽芳摘得三項大獎之一的“物質科學獎”。他長期從事高能物理實驗研究，率先提出了中微子研究項目，并帶領團隊先后從大亞灣實驗和江門中微子實驗站的實驗中進行中微子物理性能的探測和研究并取得重要成果。

他的中微子震蕩實驗被《科學》雜志評為世界年度十大科學突破，獲得2016年度國家自然科學一等獎，同年獲得了科學界第一巨獎——“基礎物理學突破獎”，獎金300萬美元。而他也是首位獲得“基礎物理學突破獎”的中國科學家。

中微子是構成物質世界的12種基本粒子中人類了解最少的一個，也是破譯宇宙起源與演化密碼最重要的一把鑰匙。大亞灣中微子實驗首席科學家、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳一直與它結緣。

早在2003年，王貽芳的團隊就提出設想，利用我國大亞灣核反應堆群產生的大量中微子，來尋找中微子的第三種振蕩，并提出了實驗和探測器設計的總體方案。他多方奔走，呼吁國內開展這一實驗研究。王貽芳通過自己的影響力，團結了一批一批國內和美國華裔科學家，這其中就包括從美國歸來的項目副經理曹俊、項目電子學負責人李小男等眾多優秀科學家。經過這些集體智慧的博弈，大家也都明白這將是對高能物理學界具有里程碑意義的大型實驗。

2006年，大亞灣中微子實驗國際項目正式啟動，這是美國能源部在基礎研究領域對外投資第二大的國際合作。中國（包括香港和臺灣地區）、美國、俄羅斯、捷克等6個國家和地區的30多個研究單位的190多位研究人員組成的團隊順利誕生。這其中，以王貽芳為代表的中方緊緊把握了實驗的主導權。用了不到一年的時間，大亞灣核反應堆中微子實驗室建設啟動。

三年建設、一年安裝。又過了四年，2011年底，大亞灣的探測器準備就緒。但這并不意味著中國在尋找中微子的賽跑中走在了世界前列。早在半年之前，日本T2K中微子實驗就發表了θ13的測量結果，但置信度只有2.5個標準偏差，雖然還沒有達到5個標準差，但這一結果已經被《物理世界》列為當年十大物理突破，除此之外，美國、法國、韓國都跑在了我們的前面。

但是這樣的局面沒有持續太久，僅僅過了55天，王貽芳和他的團隊就測得新的中微子振蕩模式，定量來說，θ13不為零的置信度達到了5.2個標準偏差。大亞灣中微子實驗國際合作組成員、美國杰佛遜國家實驗室副主任羅伯特·麥克歐文說：“這是中國本土迄今為止最重要的物理學成果。”

2012年底，美國《科學》雜志評選的年度十大科學突破，大亞灣中微子實驗赫然在列。的確，這是一項重大科學成果，科學家們發現了這種新的中微子振蕩模式，首次精確測量到其振蕩幅度，從而開啟了未來中微子發展的大門。大亞灣中微子實驗這一重要發現，還將使科學家對物質世界的基本規律有新的認識，為未來進行下一代中微子實驗以探索研究宇宙中物質和反物質不對稱性即破解“反物質消失之謎”，開啟了道路和奠定了科學基礎。

而大亞灣中微子二期實驗項目的主要物理研究目標是利用反應堆中微子振蕩確定中微子質量順序，對于人類了解物質微觀的基本結構和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。