17年9度空缺 2016年國家自然科學獎一等獎「花落」大亞灣實驗

翹首以待，2016年度國家自然科學獎一等獎得主揭曉，「大亞灣反應堆中微子實驗發現的中微子振蕩新模式」9日獲得殊榮。

這個自然科學領域最受矚目的獎17年來曾9度空缺，可謂「慎之又慎，寧缺毋濫」。簡單來說，獲得項目必須是重大科學發現，得到同行認可。

得獎的大亞灣實驗到底是什麼？在攀登科學高峰的途中，中國又抵達了哪個位置？

大亞灣實驗：「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，構成了世界的本源，但人類認識它卻僅有80餘年，還留有許多未解之謎。

在科學家眼中，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發生作用，在它的眼裡，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，但我們很難發現它的蹤影。

中微子有多難捕獲？美國科學家雷蒙德?戴維斯因為觀測中微子的開創性工作而獲得2002年諾貝爾物理學獎，諾獎委員會這麼形容他的工作：「相當於在整個撒哈拉沙漠中尋找某一粒特定的沙子。」

更讓科學家「鬱悶」的是，中微子還會玩「失蹤」。如果把中微子比作蘋果：理論預期太陽釋放100個綠色蘋果，可地球上只看到了35個，為什麼？科學家後來知道，因為有65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律，一代又一代科學家費盡心血構建起了一個「標準模型」來闡述這些規律。可中微子振蕩與這個標準模型並不兼容。到底是哪裡出現了問題？近乎完美的模型是否要推倒重建？一切取決於科學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的參數這時候成了焦點，大亞灣實驗就是要找出θ13的大小。

「中國最重要物理學成果」：贏得全球科學家的賽跑

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。除了大亞灣實驗，幾乎同時啟動的還有法國的Double Chooz、韓國的RENO反應堆實驗，此外，利用加速器中微子的兩個實驗－－日本的T2K和美國的MINOS也在高速進行。各國的頂尖高能物理學家紛紛投身這五個實驗，誰先測到θ13，誰就能贏得這場全球科學家的賽跑。

「關鍵在實驗的精度。」中國科學院院士、大亞灣中微子實驗項目負責人王貽芳說，實驗環境因此要更深、更暗、更乾淨，數據分析則要爭分奪秒。

從大亞灣核電站的山底一路向下，穿過3千米的隧道，位於實驗廳里的中微子探測器正靜靜「坐」在深藍色的超純水中，睜大「眼睛」緊緊盯著來自核反應堆的中微子。

2012年3月8日，大亞灣實驗拔得頭籌：發現了第三種中微子振蕩模式並精確測量到其振蕩概率。這一成果入選《科學》雜誌評選的「2012年度十大科學突破」，並被美國同行譽為「中國有史以來最重要的物理學成果」。

「韓國科學家的結果只比我們晚了25天。」王貽芳回憶。

截至目前，大亞灣實驗已經收穫了累累碩果，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典文獻之一。

繼續探索未解之謎：要站到世界最前沿

自然科學獎以關注基礎研究、強調原始創新著稱，一等獎更是象徵著我國基礎研究領域的自主創新能力。

如果把大亞灣實驗比喻為載人航天，那麼接下來應該就是載人登月和深空探索。航天領域有這樣步步發展的戰略規劃，在中微子領域，我國科學家又有何規劃呢？

王貽芳說，大亞灣實驗的成功使我國的中微子物理研究向前邁出了一大步，繼續探索中微子未解之謎，將是我國相關研究實現跨越式發展和全面領先的機遇。

比如，反物質去了哪裡？科學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之一。在目前的科學研究中，中微子最有可能解釋反物質消失之謎。繼測出θ13之後，如果再測量出一個名為「CP破壞」的數值，科學家或許就此能打開一扇封閉了億萬年的大門。

王貽芳說，中國在中微子領域的研究從無到有走過了十幾年。如果說大亞灣實驗測到的θ13是起步的話，那麼正在建設的江門中微子實驗很有希望確定中微子的質量順序從而實現跨越。未來建造所有高能物理學家的夢想－－高能粒子加速器並測量CP破壞，將達到國際領先水平。「一旦走完這條不尋常的路，中國必將在中微子研究領域站在世界的最前沿。」

人類數千年仰望星空，窺得行星運動的奧秘，誰能想到最終成為我們修蓋高樓大廈、製造飛機汽車、發射飛船衛星的根本？

「今天的科學，將是明天的技術。」王貽芳說，這是一幅漫長的路線圖，是對過去成功經驗的信心，是對現在新的科學目標的承諾，更是對未來廣闊前景的展望。