2020年05月20日出版  总第 1284 

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】  第
1163 期 2015-11-20
测“幽灵粒子”振荡 南大才子获“第一科学巨奖”
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  11月9日,单项奖金高达300万美元,被称为科学界“第一巨奖”的“突破奖”颁奖仪式在美国举行。毕业于南京大学物理系的科学家王贻芳,作为大亚湾中微子项目的首席科学家,获得了“基础物理学突破奖”,这也是中国科学家首次获得该奖项。
  谁是王贻芳
  师从诺奖得主丁肇中 吴健雄帮他定方向
  王贻芳1963年出生于南京,毕业于原南京四中,1984年毕业于南京大学物理系。从南大毕业后,适逢丁肇中面向全国招收高能物理研究生,顺利通过考核的王贻芳在丁肇中的指导下研究高能粒子,1992年,王贻芳获意大利佛罗伦萨大学博士学位,曾在美国麻省理工学院、斯坦福大学工作。
  南大教授祁鸣告诉记者,在王贻芳的大学时代,吴健雄先生常会回到南大。吴先生的教诲让王贻芳找到了研究方向。
  “吴先生列举了物理学的几个领域,表示中国人如果要在物理学领域取得进一步的成绩,可以对这些领域加以开拓和研究。”当时,吴健雄列举的几个领域中就有一个是“中微子”,牢记吴健雄教诲的王贻芳果真在中微子领域开辟了自己的天地。因为王贻芳的研究成果,他曾被称为最接近诺贝尔奖的中国人。
  中微子三问
  中微子是什么?
  它是宇宙隐形人 传播途中会“变味”
  说到中微子,就不得不提到今年的诺贝尔物理学奖获得者日本科学家�田隆章和加拿大科学家麦克唐纳―――他们发现中微子振荡。
  据钱江晚报报道,中微子有三种:电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。中微子如幽灵一般,又小又轻但量又超大―――相当于宇宙中星星的总和。而且它们神秘孤僻,几乎不与周围的物质世界发生相互作用。
  这个说法可能比较理论。这么讲吧,就在读这些字的每一秒,就有百万亿中微子穿过你的身体。你问为什么没感觉?因为中微子基本是把你当成空气,“咻咻”地越过去。
  中微子总是偏爱和电子、缪子、陶子中的某一种,一起被发射和吸收。科学家有个生动的比方,这就像我们喜爱特定口味的冰淇淋一样。
  日本科学家曾用装满5万吨纯净水的设备,研究了来自不断轰击地球大气层的宇宙线中的缪子中微子,发现它们能够在穿透地球的过程中,变身为电子中微子。
  无论中微子发射出来时属于电子、缪子和陶子中的哪一种,在传播过程中,都会变成什锦冰淇淋一样的味道混合体。也就是说,每个冰淇淋球到最后都包含了所有的3种味道。
  这种传播过程中的“变味”,就是学术上讲的“中微子振荡”。异曲同工的两个实验室,在昨天共同获得诺奖。
  它变来变去有用吗?
  地震有望可预报 据说还能毁原子弹
  那么中微子这么变来变去,会和人类,和我们生存的宇宙产生什么样的联系呢?
  “不知道。”严谨的科学家肯定这么回答。
  不过,富于幻想的科幻电影,已经以夸张的情节,揭示了这个看似遥远的物理概念和普通人之间,可能会产生的联系。
  比如,在电影《2012》中,世界末日之所以会到来,剧中科学家的解释是:太阳峰年到来时,来自太阳内部的中微子穿过并逐渐加热地球核心,使地球板块加速漂移,黄石超级火山爆发……
  曾有媒体记者问专家,“电影《2012》所描述的世界末日,从理论上来讲到底有没有可能呢?”
  专家的回答是,“如果中微子打到地球的密度比现在再大很多个数量级,虽然反应几率很小,也许会造成一些影响的。”
  目前从太阳到地球上的电子中微子是多大的量呢?每一秒钟,就有数百万亿个中微子,悄无声息地穿过你这堵人肉墙,“当时在日本很有名气的粒子物理学家菅原宽孝,写了一篇奇文,就是讲‘如果能够利用超高能中微子束流,能够摧毁原子弹’。”这其中的原理大概是:打过去的中微子,可以与原子弹中的同位素充分反应,像化骨绵掌,将原子弹化成棉花弹。
  靠谱一点的观点则是:中微子可以直接穿过地球进行通信,比现在的通信快得多。此外,中微子还可对地球断层进行扫描,让地震预报成为现实。
  王贻芳牛在哪?
  发现“不存在的振荡”有望解反物质之谜
  我们已经知道,中微子有3种类型,原则上3种中微子之间相互振荡,两两组合,应该有3种模式。大气中微子振荡和太阳中微子振荡已经被多个实验证实,但第三种振荡则一直未被发现,甚至有理论预言其根本不存在。王贻芳带领中国学者们一起完成的“大亚湾反应堆中微子物理实验”,在实验中首次发现了中微子的第三种振荡模式,并获得了精确的测量数值。
  据法制晚报报道,大亚湾实验是一个中微子“消失”的实验,它通过分布在3个实验大厅的探测器来获取数据。每个探测器为直径5米、高5米的圆柱形,装满透明的液体闪烁体,总重110吨。周围紧邻的核反应堆产生海量的电子反中微子,近点实验大厅中的探测器将会测量这些中微子的初始通量,而远点实验大厅的探测器将负责寻找预期中的通量减少。
  “大亚湾国际合作实验”历时8年,研究人员在核电站旁掘地3000米,经过数次爆破,完成了8个中微子探测器的研制和装配。结果表明,中微子第三种振荡几率为9.2%,误差为1.7%,从而首次发现了这种新的中微子振荡模式。
  据人民日报报道,有关专家表示,“大亚湾实验的结果决定了我们是否能够进行下一代中微子实验,以了解宇宙中物质―反物质不对称现象,即宇宙中‘反物质消失之谜’。”
(通讯员 杨甜子) 
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