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继续探索中微子未解之谜

来源:网络整理 编辑:管理员 时间:2020-09-06

  新华社北京1月9日电 题:17年9度空缺 2016年度国家自然科学奖一等奖“花落”大亚湾实验

  新华社记者董瑞丰、白国龙

  翘首以待,2016年度国家自然科学奖一等奖得主揭晓,“大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”9日获得殊荣。

  这个自然科学领域最受瞩目的奖17年来曾9度空缺,可谓“慎之又慎,宁缺毋滥”。简单来说,获得项目必须是重大科学发现,得到同行认可。

  得奖的大亚湾实验到底是什么?在攀登科学高峰的途中,中国又抵达了哪个位置?

  大亚湾实验:“活捉”神秘中微子

  天地玄黄,宇宙洪荒。从时间开始的那一刻起,中微子就无处不在,构成了世界的本源,但人类认识它却仅有80余年,还留有许多未解之谜。

  在科学家眼中,中微子的神秘面纱每掀开一层,都能让人们向宇宙终极法则更接近一步。相关研究在最近28年间已4次斩获诺贝尔奖。

  可是,中微子几乎不与任何物质发生作用,(老人胃不好吃什么补品),在它的眼里,地球几乎是透明的。因此,虽然每秒钟有亿万个中微子穿过我们的身体,但我们很难发现它的踪影。

  中微子有多难捕获?美国科学家雷蒙德·戴维斯因为观测中微子的开创性工作而获得2002年诺贝尔物理学奖,诺奖委员会这么形容他的工作:“相当于在整个撒哈拉沙漠中寻找某一粒特定的沙子。”

  更让科学家“郁闷”的是,中微子还会玩“失踪”。如果把中微子比作苹果:理论预期太阳释放100个绿色苹果,可地球上只看到了35个,为什么蒲Ъ液罄粗道,因为有65个绿苹果变成了黄色或者红色的,这就是“中微子振荡”。

  我们生活的这个世界,有一些最基本的物理规律,一代又一代科学家费尽心血构建起了一个“标准模型”来阐述这些规律。可中微子振荡与这个标准模型并不兼容。到底是哪里出现了问题?近乎完美的模型是否要推倒重建?一切取决于科学家能否掌握中微子振荡的秘密,或者说是“苹果”变色的概率。

  一个名为θ13的参数这时候成了焦点,大亚湾实验就是要找出θ13的大小。

  “中国最重要物理学成果”:赢得全球科学家的赛跑

  找出θ13的大小,如果打比方说,就是不仅要“捉住”神秘的中微子,还要让它开口说话,“交代”宇宙的一个终极秘密。

  一场重量级的竞赛在全球展开。除了大亚湾实验,几乎同时启动的还有法国的Double Chooz、韩国的RENO反应堆实验,此外,利用加速器中微子的两个实验--日本的T2K和美国的MINOS也在高速进行。各国的顶尖高能物理学家纷纷投身这五个实验,谁先测到θ13,谁就能赢得这场全球科学家的赛跑。

  “关键在实验的精度。”中国科学院院士、大亚湾中微子实验项目负责人王贻芳说,实验环境因此要更深、更暗、更干净,数据分析则要争分夺秒。

  从大亚湾核电站的山底一路向下,穿过3千米的隧道,(胃胀有什么好办法治疗),位于实验厅里的中微子探测器正静静“坐”在深蓝色的超纯水中,睁大“眼睛”紧紧盯着来自核反应堆的中微子。

  2012年3月8日,大亚湾实验拔得头筹:发现了第三种中微子振荡模式并精确测量到其振荡概率。这一成果入选《科学》杂志评选的“2012年度十大科学突破”,并被美国同行誉为“中国有史以来最重要的物理学成果”。

  “韩国科学家的结果只比我们晚了25天。”王贻芳回忆。

  截至目前,大亚湾实验已经收获了累累硕果,首次报道测量θ13的文章被引用上千次,成为高能物理研究的经典文献之一。

  继续探索未解之谜:要站到世界最前沿

  自然科学奖以关注基础研究、强调原始创新著称,一等奖更是象征着我国基础研究领域的自主创新能力。

  如果把大亚湾实验比喻为载人航天,那么接下来应该就是载人登月和深空探索。航天领域有这样步步发展的战略规划,在中微子领域,我国科学家又有何规划呢?

  王贻芳说,大亚湾实验的成功使我国的中微子物理研究向前迈出了一大步,继续探索中微子未解之谜,将是我国相关研究实现跨越式发展和全面领先的机遇。

  比如,反物质去了哪里蒲Ъ以谘芯坑钪娴墓程中,始终未能找到答案,有人甚至称其为宇宙最大谜团之一。在目前的科学研究中,中微子最有可能解释反物质消失之谜。继测出θ13之后,如果再测量出一个名为“CP破坏”的数值,科学家或许就此能打开一扇封闭了亿万年的大门。

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