王贻芳：追寻“幽灵粒子”

□梁伟袁志勇 田晓冰

王贻芳：追寻“幽灵粒子”

□梁伟袁志勇 田晓冰

中微子，以近似光速运动，悄无声息地自由穿行于地球，难以捕捉，有人称它是“幽灵粒子”。中微子是构成物质世界的12种基本粒子中人类了解最少的一个，也是破译宇宙起源与演化密码最重要的钥匙。十多年来，研究中微子，已成为大亚湾中微子项目首席科学家、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳的一种生活方式。

北京时间2015年11月9日上午，作为目前全球奖额最高的科学奖项、被誉为科学界“第一巨奖”的“突破奖”颁奖仪式在美国加州圣何塞举行，52岁的王贻芳作为大亚湾中微子项目首席科学家获得基础物理学突破奖——这也是中国科学家首次获得该奖项。“突破奖”由俄罗斯科技界投资人尤里·米尔纳于2012年创立，最初用于表彰在物理领域的突破性研究，后来奖项也扩大到生命科学和数学领域。米尔纳希望该奖项可以“建立科学和理性主义的正面形象，并引导人们对科技的未来保持乐观态度”，提升科学家在公众视线里的地位。

师承诺奖获得者丁肇中

因为对物理感兴趣，高考后填报志愿时，王贻芳就报了南京大学物理系原子核物理专业。别说那个年代，就是现在，这也不属于热门专业。1984年5月，即将从南京大学毕业的王贻芳来到上海，在这里，他将参加诺贝尔物理学奖获得者丁肇中面向全国招收高能物理研究生的面试。

通过笔试进入面试的王贻芳第一次见到了影响他一生的导师——丁肇中教授。“他当时问了几个问题，比如‘波在海水中传播，长波传得远还是短波传得远’，这些问题用大学普通物理的知识就能解决，但考验的是基础牢不牢靠，能否灵活运用。”王贻芳对那次面试至今记忆犹新。

毫无疑问，王贻芳获得了丁肇中的青睐。随后11年，从1985年到1996年，他在丁肇中的指导下研究高能粒子，参与L3实验。这为他以后从事中微子的研究打下了坚实的基础。

丁肇中领导的L3实验在位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心进行，那里拥有世界最大的粒子加速器。在L3实验组，王贻芳展露了物理天赋：一年时间内发表3篇论文；1990年出任“新粒子寻找组”组长，在所有L3实验物理分析小组组长中，唯有他是一名学生；1991年，在被L3实验组内部认为是不可能的情况下，精确测量出了陶轻子的极化。

在这里待了11年，王贻芳感觉遇到了瓶颈，喜欢挑战的他有些不安于现状。“因为年轻人在一个大型项目里，起到的作用和影响都是有限的。而那个时候美国斯坦福大学有一个尚在设计阶段、只有20人的小项目。对于当时的我来说，那是一个理想的平台，可以参与更多，以弥补我在高能物理实验中其他领域的欠缺。”王贻芳说。

就这样，王贻芳辞别丁肇中，来到斯坦福大学，并成为项目里的核心技术人员，工作做得有声有色。在这个小项目里，王贻芳什么都干，有时候甚至充当电焊工。正是什么都干，让王贻芳了解了高能物理实验的各个方面。在这里，中微子研究正式走进王贻芳的物理世界。尽管当时中微子还并非研究热门，但王贻芳乐在其中。

致力于中微子研究

随着斯坦福项目的结束，王贻芳不知不觉在美国已待了4年。此时的他工作稳定，还买了房子，儿子和女儿也相继出生，在外人看来，他过上了幸福的生活。然而让人意想不到的是，此时的他却做了一个决定：回国。

2000年，王贻芳入选中国科学院引进国外杰出人才“百人计划”。2001年年初，38岁的王贻芳说服了妻子，卖了房子，携家人回到了祖国，来到高能物理研究所工作。“坦率地说，在美国像我这样的研究人员，多一个不多，少一个不少。我还是想做一点事情，而国内有这个机会，所以就回来了。”说起当时回国的原因，王贻芳如是说。

2002年，王贻芳与日本、美国的同行同时宣布，他们发现了核反应堆中产生的中微子消失的现象，这意味着反应堆中产生的中微子发生了振荡，变成了另一种没有被探测到的中微子。2003年，王贻芳提出设想，利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子，来寻找中微子的第3种振荡（中微子的前两种振荡即“太阳中微子振荡”和“大气中微子振荡”已被实验证实，其发现者凭此获得了2002年诺贝尔物理学奖），并提出了实验和探测器设计的总体方案。他多方奔走，呼吁国内开展这一实验研究。

大亚湾中微子实验最初被定位为一个国际合作项目。在当时进行立项申请时，“国际合作”这个名头提供了巨大便利，但也带来了一些麻烦。其中最困难的就是实验主导权的问题。如果采用美国人的方案，国际合作是来了，可是中方的权利就会无形中被控制，倘若坚持我们自己的方案，外国人可能就“不玩”了，立项也会变得尤为艰难。

“他们的方案存在问题，我不能答应。而且我坚信我们的方案最正确。”王贻芳说。幸运的是，这场没有硝烟的战争不是王贻芳一个人在战斗，通过他的影响力，王贻芳聚拢了一批国内和美国华裔科学家，其中包括从美国归来的项目副经理曹俊、项目电子学负责人李小男等优秀科学家。经过集体智慧的博弈，加上大家都明白这将是对高能物理学界具有里程碑意义的大型实验，美国人自然也不愿意缺席，他们最终选择了妥协。王贻芳说：“他们最终愿意参与进来，是因为我们在科学上站得住脚，对方在科学上说不过我。”

2006年，大亚湾中微子实验国际项目正式启动，这是美国能源部在基础研究领域对外投资的第二大国际合作。由中国、美国、俄罗斯、捷克等6个国家和地区的30多个研究单位的190多位研究人员组成的团队顺利诞生。这其中，以王贻芳为代表的中方紧紧把握了实验的主导权。用了不到一年的时间，大亚湾核反应堆中微子实验室建设启动。

科学领域的世界性突破

2011年，王贻芳担任高能物理研究所所长一职，成为我国高能物理领域“国家队”的带头人。这年年底，大亚湾的探测器也准备就绪，但这并不意味着寻找中微子的赛跑中国已经走在了世界前列。早在半年之前，日本T2K中微子实验就发表了中微子第3种振荡参数的测量结果，但置信度只有2.5个标准偏差 （按国际惯例，置信度在3个标准偏差以下的测量结果叫迹象，处于3—5个标准偏差之间的结果叫证据，超过5个标准偏差的实验结果才叫发现）。虽然还没有达到5个标准偏差，但这一结果还是被欧洲的《物理世界》列为当年十大物理突破之一。除此之外，法国、韩国都跑在了我们的前面。

但是这样的局面没有持续太久，王贻芳和他的团队就完成了中微子第3种振荡参数的精确测算，置信度达到了5.2个标准偏差，从而证明了中微子第3种振荡模式的存在。大亚湾中微子实验国际合作组成员、美国杰弗逊国家实验室副主任罗伯特·麦克欧文说：“这是中国本土迄今为止最重要的物理学成果。”

2012年年底，美国《科学》杂志评选的年度十大科学突破，大亚湾中微子实验赫然名列其中。的确，这是一项重大科学成果，科学家们发现了这种新的中微子振荡模式，首次精确测量到其振荡幅度，从而开启了未来中微子研究的大门。大亚湾中微子实验这一重要发现，还将使科学家对物质世界的基本规律有新的认识，为未来进行下一代中微子实验以探索研究宇宙中物质和反物质不对称性即破解“反物质消失之谜”，开启了道路和奠定了科学基础。 这也难怪在成果发布后，不少媒体直接将其同诺贝尔奖联系在一起。但是此时的王贻芳却是相当清醒的，只说了一句：“别想太多，实验需要一步步来。”

大亚湾中微子实验的成功也让“荣誉”纷至沓来： 2012年，王贻芳被评为该年度“十佳全国科技工作者”，并荣获第六届周光召基金基础科学奖；2013年，获何梁何利基金科技进步奖；2014年，获潘诺夫斯基实验粒子物理学奖；2015年，获基础物理学突破奖。

然而，荣誉似乎并不是王贻芳所追求的最终目标。他曾在接受媒体采访时用了一个很少拿来描述物理学的词语来形容自己的科研心路——“幸福”。“对物理学的研究，人为的干扰因素较少，因此它的结论是幸福而可靠的。”他这样说。

继大亚湾反应堆中微子实验之后，由中国主持的第二个大型中微子实验站——江门中微子实验站于今年年初正式启动建设。“作为科学工作者，真理是最高的追求，希望会有新的突破。”面对已经启动的中微子二期工程，王贻芳希望能取得更大的科学成果，实现中国中微子物理从起步到跨越的转变。在追求科学真理的道路上，他不曾歇步。□