大山深處科學家正努力揭秘暗物質

據國外媒體報道，埋在義大利亞平寧山脈下的實驗室內，哥倫比亞大學的物理學教授Elena Aprile正在努力探測暗物質粒子，將是物理學中最大發現之一。已經十年了，她仍沒有成功，不過也沒有其他人發現。Aprile奔忙於本土義大利和紐約之間。1986年她成為哥倫比亞大學的第一位女物理學教授。在周六早上，在她的對著自由女神像布魯克林區高層公寓里接受量子雜誌(QUANTA MAGAZINE)的採訪。已編輯和簡明版的採訪如下：

QUANTA MAGAZINE(以下用Q表示——譯者注)：你是怎樣證實暗物質理論的？ELENA APRILE(以下用E表示——譯者注)：就我而言，研究新技術，優化探測器。重點是幾年內，我們可能找到四五個區域，發現那裡並沒有WIMP 粒子，或者我們已經發現什麼。我不關心理論都說了什麼，我只做我的實驗。WIMP粒子到如今一直都是概念而已。沒人認可以告訴你：「對，尋找WIMP粒子的你真瘋狂！」

Q：在接下來幾年，你想這次實驗能發現什麼呢？

E：如果我們發現一個信號，我們已經計劃好，要儘快建造更大的大型探測器，用以幫助我們更多的了解它們，並有機會做統計。如果一年兩年沒發現任何東西，我們也會這樣做。這個未來四年或者五年內計劃，合作者、我和我帶領的130個人都非常清楚。除此之外，我們幾乎可以達到能夠探測到中微子的水平。如果我們很幸運，如果有一顆我們附近的超新星爆炸，也看到中微子，即使仍沒有發現暗物質，但是仍會探測到一些有趣的東西。

Q：你是怎麼開始氙探測器技術的？

E：在歐洲核子研究中心作為學生開始我的事業。Carlo Rubbia是哈佛的教授也是歐洲核子研究中心的物理學家。他提出了液氬時間投影室(TPC)項目。這是一個巨大的令人興奮的探測器，因為可以測量粒子的精確能量，也可以測量相互作用的位置，還可以跟蹤。因此，那是我第一次做實驗，建立第一個液氬「寶寶」。對，是在1977年開始的。之後，我就去了哈佛，起初我和Rubbia一起做關於液氬探測器的工作，也是ICARUS液氬探測器的起源。後來，我離開Rubbia做了哥倫比亞大學的助理教授。

我一直對液氬探測器感興趣，但是對中微子探測器感興趣是從潛艇開始的。我的第一次撥款是從國防部高級研究計劃局那裡得到的(DARPA)。他們想要接收到俄羅斯潛艇上(原子核)發出的中微子。之後就有了超新星1987A，我還提議用高空氣球搭載液氬望遠鏡探測從超新星上發射的伽馬射線。我學習了很多關於氬、氪和氙的特性，發現氙是伽馬射線探測的最理想的材料。所以我把注意力轉向液態氙探測伽馬射線天體物理學。

Q：那怎麼會轉而尋找暗物質的呢？

E：可以用液態氙探測伽馬射線，那麼也許可以探測暗物質。我對自己說：「這個領域也許值得深入，暗物質問題很受大家關注，或許這是可以取得進展的有用工具。」國家科學基金會(NSF)很反常，像我這樣的新人，會立刻得到資助。這也使我能夠堅持這麼多年來做液態氙TPC。他們知道，這個女人可以做到。不是因為我無畏，也不是因為我提出一個很積極的項目，雖然對我來說常這樣，而是因為在2001年我向NSF提出過關於此類的項目，我們已經有些經驗。

Q：從發射高空氣球轉變到地下工作是什麼感覺呢？

E：我們有相當多的機會，我可以做很多次，之後就不太喜歡了。準備好探測器，把它安置在工作台上。已經都準備好了，但是也不能做任何事情，因為要等播天氣預報的夥計告訴你是否是飛行的最佳時間。在行動中，必須要服從，站在發射台上，看著測量的傢伙，檢查一切，然後他說：「不。」在地下，我想應該沒有這樣的事。但是，在那裡仍然有，在腦海里總是會考慮設計的或建立的探測器的抗震性能。

Q：在2011年，你接受紐約時報採訪，就女人在頂尖科學領域，你說科學家的生活非常艱辛而且競爭很大。你建議如果自己女兒渴望成為科學家，她們必須是鈦合金造的。你說的是什麼意思呢？

E：可能不適合所有做科研的女性。要求每一個人都是鈦合金造是不公平的，但是我們必須要如此，有時會有很大的壓力。每一個學生、博士後，我們中的任何一人都是這樣：想要得到結果，就要努力加快進度，沒日沒夜的工作，你可以繼續請病假，但是WIMP不等人。別人也正在努力，不是嗎？我的意思就是說，你必須要強。它不是朝九晚五的工作。我不能阻礙任何想要嘗試的人，但是一旦開始，就不可能把這當作正常的工作。這本身就不是一份正常的工作，事實上，這不是工作而是追求。

Q：在另一篇義大利共和報的採訪中，你說到非常有才華的，曾於1984年獲得過物理諾貝爾獎的Carlo Rubbia，你和他的關係是什麼？

E：他使我變得堅強。想像一下，一個來自義大利的23歲年輕女孩，在歐洲核子研究中心他的組做暑期學生。每一天，我都害怕面對他。Carlo散發出自信，我卻只是害怕。他會逼迫你不斷地超越現在。「這就是科學；這就是目標，我不管你怎麼做到，我也不關心；你是否睡覺？是否吃飯？誰會關心這些？你有孩子要養嗎？那麼去想辦法。」自從我熬過那段時間，我就知道我有點是鈦合金造了。我學會克制自己的眼淚。他是你不想在他面前示弱的人。

Q：現在離你開始自己的實驗已經30年了，你是怎麼向他通知你已經是XENON的負責人了的呢？

E：很長一段時間，他一直在液氬上努力。他也一直給我說：「為什麼要用氙，你應該繼續研究用液氬。」我花費了許多年才克服對他的害怕，有許多原因，即使我不承認。但是現在我感覺我非常強，我可以面對他說：「嗨，你的液氬探測器已經不管用了，我的才有用！」我決定我要成為一個很實際的人，很多人很天真。雖然他做過很多傑出的工作，但是完成一個成功的實驗不是你一個人在做。這是團隊的努力，你必須要和你的團隊好好合作。一個人，什麼都做不了。每個人都算數，不在乎我們建造了一個多麼漂亮的機器：我一直都不信任機器。我們通過它得到團隊的力量。我們從用我們的大腦創建的機器和用我們學生及博士後的大腦來分析的數據中，得到更多。我們想尊重團隊中的每一個人。

來源：騰訊太空