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11月9日,由俄羅斯富翁擲金千萬、領銜資助的新一屆“科學突破獎”在美頒出。中科院高能物理研究所所長王貽芳,作為大亞灣反應堆中微子實驗項目的首席科學家,獲得“基礎物理學突破獎”,這也是中國科學家首獲此獎?!巴黄篇劇鄙婕吧茖W、物理學、數(shù)學等多個項目,單項獎金高達300萬美元,遠超諾貝爾獎,堪稱科學界“第一巨獎”。聯(lián)合設獎的企業(yè)家還包括臉譜(Facebook)網(wǎng)站創(chuàng)始人夫婦,以及阿里巴巴集團馬云夫婦等。
今年剛獲得諾貝爾物理學獎的“中微子”為何又拿下這一巨獎?與質子、電子等類似,中微子也是微觀世界的一種基本粒子。它們伴隨著熱核反應產生,既能從太陽內部并通過陽光放射而出,也能從地球地心深處散發(fā)至地表。有意思的是,中微子并不帶電,質量又極其微小,與普通物質的相互作用微弱之極,對物質世界幾乎毫無影響。每秒鐘,有上百萬個太陽中微子自由地穿透每個人的身體,加之其它來源的中微子,一秒之內便有幾萬億個穿過人體。于是,它們可以跨越洲際乃至星際完成“長途旅行”。
日、加兩國的2015屆諾獎得主發(fā)現(xiàn)了“中微子振蕩”。中微子會在空間飛行中“變性”,從一種類型轉變成另一種類型,被稱為“中微子振蕩”。中微子振蕩共有3種類型,前兩種振蕩模式即“太陽中微子之謎”和“大氣中微子之謎”已被實驗證實。由于第三種中微子振蕩的相關實驗長期未果,因此也有理論預言它根本不存在,振蕩幾率為零。然而,大亞灣見證了新的事實。
中科院高能所在十多年前就提出設想,利用我國大亞灣核反應堆群產生的大量中微子,來尋找中微子的第三種振蕩,并提出了實驗和探測器設計的總體方案,上海交大教授劉江來團隊承建了關鍵性的刻度系統(tǒng),并參與振蕩幾率測量。最終,這一由中國主導、美國等國科學家聯(lián)合攻關的項目,以測量實證找到了最后一種中微子振蕩,使人類認識到這種無時無刻、無處不在的基本粒子轉換規(guī)律。
上海交大物理系特別研究員倪凱旋認為,在大亞灣觀測到中微子家族的全部振蕩方式,意味著掌握了其3種基本性質,有助于中微子未來應用,包括探測太陽、地球乃至星系內部結構,以及非常規(guī)通訊等。比如目前深水通訊主要靠聲納,但距離有限,而中微子可在水中無障礙長距離通行;同樣,高能量的中微子也能無障礙抵達遙遠的外太空,提供高效星際通訊,而不像其它電磁通訊信號那樣會顯著衰減。
(原載于《解放日報》 2015-11-11 11版)
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