你想提的問題，聽聽王貽芳院士怎麼回答

小編採訪王院士追問當下熱點話題。中微子？對撞機？你想知道的王院士都作了回答，趕快來看看吧。

1.您能否科普一下在大亞灣進行的中微子實驗的最新進展（三種中微子之間的振蕩）？

在大亞灣進行的中微子實驗，主要是測量中微子的振蕩性質，就是從一種中微子變成另外一種中微子。我們知道世界上共有三種中微子，中微子有一個非常特殊的性質，它可以發生所謂的振蕩，在飛行的過程當中，從一種中微子，可以變成另外一種中微子，我們現在測量的就是這樣一種振蕩的性質，就是變化的幾率到底是多少？從我們2012年第一次看到有這種形式的振蕩以後呢，現在不斷地在提高它的精度，從過去的20%的精度，提高到現在大約4%，這樣的話，我們對振蕩的過程，有了更精確的一個了解。

2.這些觀測結果對目前基礎物理研究的意義是什麼？

中微子振蕩跟我們整個宇宙當中的很多事情都是有關係的，特別是宇宙的演化過程，和宇宙大尺度結構的形成，這個數值的精確測量，有幾個方面的意義，第一個是首先是確定了存在這樣一種振蕩，基本的一個物理過程。第二個是它把這個基本參數測量出來，這個基本參數有非常重要的意義，比如說我們現在跟日本的一個T2K實驗做一個聯合的分析，我們會給出中微子振蕩另外一個基本參數叫做CP項角，這個參數現在大約有可能在負的90度左右，所以這也是一個非常重要的對中微子未知參數測量的一個指引。第三個非常重要的意義就是，它這個參數的大小，使得我們對未來中微子實驗的設計有一個指引，也就是說這個參數如果大，那麼我們是一種實驗方法，如果小的話，肯定也有不同的實驗參數，不同的實驗方法。如果再特別小的話，那很可能沒有辦法做了，所以我們需要知道這個參數，這樣我們知道未來中微子實驗應該怎麼走，往哪走？

3.環形正負電子對撞機(CEPC)這個科學裝置的物理目的是什麼？

它最主要的物理目標是精確測量Higgs粒子的性質，我們知道Higgs粒子是2012年在歐洲核子中心被發現的，這個粒子是我們現在已經知道的標準模型當中的最後一個沒有被發現的粒子，它的發現使得我們標準模型當中整個粒子家族就完備了。但問題在於，我們還有很多很多的未知在裡面，第一個就是，Higgs粒子一個是非常奇怪的粒子，它是到目前為止，我們所有的基本粒子當中，都不是像它這樣的，比如說它的這個自旋為零，所有其他的粒子的自旋都不為零，自旋為零的粒子在我們目前的物理學當中有很多例子，但這些自旋為零的粒子都是屬於複合例子，不是基本粒子，我們現在很懷疑，Higgs粒子到底是不是基本粒子，還是複合粒子。

那麼還有就是，Higgs粒子它有非常特殊的自相互作用的性質，和湯川耦合的性質，那麼這些都是在以前的基本粒子當中沒有，也就是說它的參與的相互作用，都不是所謂的規範相互作用，其他所有的基本粒子參與的，都可以用一個規範相互作用來描述，所以它有很多很奇怪的性質，我們以前沒有見過的，所以我們需要把它搞清楚，測量清楚。

第二個大的方面就是，我們知道標準模型，它實際上不是一個最終的理論模型，它是一個所謂的低能下的有效理論，有很多很奇怪的性質，我們現在不知道。比如說我們知道標準模型當中，有幾十種所謂的基本粒子，這些基本粒子的質量之間，相差了10的13次方倍，所以我們很難想像，同一類的東西，它的質量會差到這麼大。打一個比方，如果都是哺乳動物的話，它大致個頭差個10倍，差100倍，也許差1000倍，但是不可能差到10的13次方倍，所以這個基本粒子家族的質量，相差了10的13次方倍，是一個很難讓人理解的事情。

第二問題就是，Higgs粒子的質量，我們不知道它為什麼這麼低，按照現有的理論來看的話，Higgs粒子的質量，是兩個大數的相加，這兩個數字是Higgs粒子質量的10的43次方倍，兩個10的43次方倍的數相減，減出了10的43次方之分之一的這樣一個數字，這很難讓人理解。

另外，比如說按照現在的標準模型，我們所處的真空，是一個叫做亞穩態，所謂亞穩態就相當於一個球在一個山頂上，你把一個球放在山頂上，它可能有某一個瞬間的呆住，但是過一會兒它一定是滾下來的，所以所謂亞穩態是很難讓人理解的，這個真空是這樣一個狀態，所以大家相信，它背後一定還有新的物理現象，物理規律，物理過程在裡面。

那麼，另外比如說標準模型，它不能夠描述暗物質粒子，標準模型裡面不能解釋宇宙當中為什麼沒有反物質等，所以有很多問題，實際上都是我們不知道的，而這些問題都跟質量有關，Higgs是給了這些粒子的質量，所以未來新物理的突破口在很大的程度上，應該說從Higgs這兒去找，所以我們覺得對於粒子物理的未來發展，Higgs是一個最好的窗口和突破口，所以精確測量Higgs粒子是粒子物理未來發展一個不可跨越的一步，必須要做的，我們今天不做，以後會有別人做，反正是要做。

4.從大亞灣的中微子實驗到加速器實驗，這之間有什麼物理上的聯繫嗎？

物理上來說，中微子也好，加速器實驗也好，都是在標準模型的框架之下，應該說最近的五年到十年，粒子物理研究最重要的兩個方面，就是Higgs粒子的研究和中微子，所以這都是標準模型當中兩個最主要的問題。剛才已經解釋了Higgs粒子的問題，中微子也有很多問題，比如說中微子是我們通過實驗發現它是有質量的，但是在標準模型當中，我們不知道怎麼把一個有質量的中微子這樣一個粒子，在裡面把它描述出來，過去的標準模型都是說中微子質量為零，那麼不為零以後，我們實際上到現在為止都不知道怎麼辦，所以這也是另外一個方面說，標準模型不是一個完備的、終極的一個理論，有很多問題需要去解決，去研究的，所以說這是兩個粒子物理方面最重要的發展方向和研究的突破口。

5.提到上帝粒子(Higgs)，我們知道LHC已經能夠產生並且測量Higgs. 相比LHC而言,CEPC有什麼優勢？同時與國際上其它項目, 例如國際直線加速器(ILC), 相比有什麼優勢和劣勢呢？

粒子物理的研究，最主要的還是要解決，我們未知的所謂科學問題，所以發現粒子是非常重要的方面，但不是全部，打一個簡單的比方就是，我們中微子發現以後，我們得了一個諾貝爾獎，那麼這之後又給了三個諾貝爾獎，給了中微子的研究。所以說不是說一個粒子被發現了這個問題就完了，所以最重要的是搞清楚這裡邊物理過程是什麼，剛才已經解釋了Higgs粒子有很多的問題沒有被解決，所以我們需要仔細去研究它，那麼研究它的問題，這裡面最重要的一個方面就是精度，要提高我們測量Higgs粒子各種性質的一個精度，那麼在LHC上面，它大部分的測量精度，大約在10%左右，那麼我們在CEPC上面，可以達到1%左右，所以差不多是10倍，那麼這樣一個10倍的精度提高，使得我們對Higgs粒子的性質，會有更加深入了解，按照我們現在的一些理論模型的預測，猜想等等，很多新物理都應該是在超出百分之幾的規模，那麼10%是顯然不夠的，這樣一個精度，所以我們需要達到1%的精度研究Higgs粒子，這是關於跟LHC的比較。

那麼跟ILC的比較，一個就是我們可能會同時建，也可能我們比ILC晚一點，看我們國家最後的決策是什麼？我們希望是能夠同時建或者甚至更早一點，這裡面它的性質，一個是CEPC的對撞以後，產生的Higgs粒子數，會比ILC高3倍左右，所以它的精度就會比它要高一些，因為我的數據量比它大，那麼劣勢就是CEPC它的能量是在250個GeV，剛好能夠產生Higgs粒子，那麼ILC可以到500個GeV能量比我們高大概1倍，但實際上並不是說能量越高越好，它應該在一個特定的位置，有大量所謂的特徵粒子產生，如果沒有這種特徵粒子產生，能量高了是沒有用，那麼到了500個GeV，按照我們現在的理解，特別是從LHC的實驗來看的話，到500個GeV，不太像有新粒子的跡象，所以如果到500個GeV，沒有什麼新粒子的話，那能量高得太多，也沒有太大的意義，核心還是在有粒子的地方去做精確測量，所以250GeV是這裡的關鍵，那也就是說我們的CEPC在這個地方，可以比ILC測得好，它能量即使高一點，也不見得有太大的優勢。

而另外一個就是，我們能量再低一點，在Z粒子的峰值上面，在90個GeV上面，我們的亮度，或者我們的事例率會比ILC高好幾個亮級，這個對於精確測量Z粒子的性質，和把Z粒子和Higgs粒子精確測量的性質，把它做一個統一的聯合分析，非常重要，因為所有的東西，都在標準模型的框架下，所以你做聯合測量，它的精度會有更重要的意義。

當然ILC在380GeV上有新的測量點，跟我們是不一樣的，就是我們做不到，但是按照現在的分析的話，這個點相對來說跟90個GeV和250個GeV來相比，相對不那麼重要。

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