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中国已抢到大科学领跑位置—新闻—科学网

发布时间:2017-12-04 阅读:

  中国已经夺取了重大科学的领先地位 - 新闻 - 科学网

  1月9日,中国科学院院士,中国科学院高能物理研究所研究员王义芳缓缓走到北京人民大会堂讲台,并代表国家领导人在中国自然科学领域获得最高奖项。 2016年度国家自然科学奖。

  中国科学院高能物理研究所的五位科学家与他们的研究小组王毅芳,曹军,杨长根,衡月坤,李小敏等一起,大亚湾反应堆中微子实验发现了一种新的中微子振荡模式,并分享了荣誉。

  时间回到2012年3月8日14:15,是中国物理人兴奋的一刻。以大亚湾中微子实验国际合作组发言人身份,王义芳宣布,他的团队率领发现了一种新的中微子振荡模式13。迄今为止,中国在这个涉及法国,日本,韩国,中国等多个国家的重大科学事件中处于领先地位。

  中国科学家抛出的石头激起了一阵波涛。据王一方统计,2012年,中微子队实验结果发表的前13篇论文被引用次数最多的为695次,在粒子物理学领域发表的研究论文中名列第三自2011年以来,前两个是欧洲核心中心发现的希格斯粒子(Gods particle)的两篇文章。

  五年后,这种影响仍在继续。

  美国华裔物理学家,诺贝尔奖获得者李正道说:“这是一个具有重要基础的物理学的重大成果,一些科学家也认为这是中国人在基础物理学方面最重要的实验结果,超过一半这个以诺贝尔奖来衡量的声明可能更具信息性,因为以前发现前两种振荡模式的美国和日本的科学家都赢得了科学界的最高荣誉。

  中微子:无法找到的鬼粒子

  什么是中微子?

  它从原子开始。如果你把一个原子和建造物质世界的砖块进行比较,那么这个世界就是由100多种砖块组成的。到了二十世纪,科学家发现原子并不是世界上最基本的砖头。它们由质子,中子和电子的不同组合组成。

  后来科学家也发现质子,中子和电子不是最基本的粒子,构成了较小的夸克和轻子。有六种夸克,有六种轻子。这12种粒子是物理世界中最小的砖块。

  其中有中微子。它属于轻子,有3种类型,12种基本粒子中,占1/4。

  虽然小中微子,脾气很大:看不见,摸不着,可是到处都是,每兆亿中微子自由地穿过身体,所以有一个绰号的鬼粒子。提出存在中微子的奥地利物理学家泡利甚至说:我预言了一个我永远找不到的粒子。

  几十年来,这个神秘的粒子一直在挑战人类的认知。科学家们已经意识到,中微子将变成一个中微子,在飞行过程中成为另一个中微子,然后又变回来。这就是所谓的中微子振荡,和三个中微子之间的差别发生三种振荡。

  这三种振荡模式分别有自己对应的混合角,分别有12,23,13,前两个混合角12,23次被测诺贝尔物理学奖,只有第三,已经和世界的物理学家藏起来寻求,使有些人怀疑13零,即不存在。

  王一方说,由于这个数值的不确定性,中微子物理的研究现在已经到了一个岔路口,如果这个数值很小,那么中微子科学家的世界将面临一个尴尬的境地:不知道未来发展中微子到哪里去。

  结果,一场捕捉中微子的大型科学竞赛开始了。中国科学院高能所研究员杨长根认为,这是高能物理领域众所周知的大亚湾中微子实验发起人之一的命题,但这并不容易准确地捕捉这个。这需要先进的解决方案,设备和准确的计算。换句话说,目标已经在那里看到谁先到达那里。

  这个事件从一开始就充满了紧张。 2003年,法国,日本,韩国和中国都在争论他们的实验。中国科学院高能研究所提出的大亚湾中微子实验就是其中之一。

  说起来,这已经是十多年前的事了,但王义芳还记得:战斗并不容易。如果过了一会儿,整个实验就会被击中。

  抓住大科学领袖

  2012年4月27日,“大亚湾中微子实验发现,电子反中微子消失”的论文“物理评论快报”在美国发表。作为本文的作者和记者,中国科学院高能物理研究所研究员曹军已经等了整整50天,作为大亚湾中微子实验的主要作者。

  论文出来,石头倒在地上曹军说,虽然这场比赛还远没有结束,但从最新的实验结果来看,中国已经占据了领先地位。

  大亚湾中微子实验站位于深圳大亚湾核电站群360米,隐藏在百米高的花岗岩山腹。由地面控制室和地下5个实验室组成,其中最深达320米。这也是大亚湾中微子实验被称为重大科学项目的原因。

  这个大项目从一开始就遇到了麻烦。

  核电站就在附近,不能有任何意外的损失。大亚湾中微子实验项目总工程师洪宏林记得,为了核电厂的安全生产,建设单位像最硬的花岗岩上的刺绣一样被拆除,最小的爆炸只用了200克的炸药。

  庄洪林说,隧道施工比预计的时间晚了将近两年,这对整个实验是致命的。

  2011年8月,韩国项目组发现风声,说其项目组已经开始计数,而当时的大亚湾实验队还没有完成最后一个实验大厅用于取号。当时,每个人都惊慌失措。国际上有一度曾经认为中国不可能获得第一个实验结果。庄红林说。

  为了赶上,实验室刚挖完,设备安装就开始了。杨长根回忆说,新开凿的洞穴炎热潮湿,浸泡20分钟。每天回到车站后,他们甚至厌倦了躺在冷水淋浴。

  在落后的情况下,大亚湾项目组的科研工程人员在安装探测器时,要把计算和其他工作,生活和生活放在一起。

  无论是项目还是团队内部,国家与影子之间都不乏游戏。大亚湾反应堆中微子实验是一个国际合作项目,来自中国大陆,香港和台湾,美国,俄罗斯和捷克共38个研究机构的250多名科学家。合作意味着将实验数据同步到北京能源研究所和美国,但最终却是中国首先得出的结论。

  曹军说,在练习之前,战场上的效率要高得多。中国整个物理分析小组在实验设置和安装过程中并不闲置,除了支持实验设备的安装和测试外,还提前一年开发了相应的数据分析软件,并在工作后反复练习随着时间的推移。

  最后,中国科学家在竞争对手面前抢走了大科学的长跑。

  这东西不是用来赚钱的

  第三种中微子振荡的确认引起了物理学界的兴奋,也带来了一些问题:这个东西有什么用?

  王教授,请简单介绍一下,中微子可以用来做什么?

  王义芳不止一次听到这样的问题。就在国家自然科学一等奖一等奖之前,他还和来媒体采访的媒体记者进行了一次颇有意思的对话。

  王一方首先给出了答案:目前我们看不到任何中微子的应用价值。

  媒体记者问:你用过吗?

  不,没用。王义芳说。

  媒体记者不想放弃询问:那其他应用程序的价值没有灵感吗?

  对不起,王毅芳说,基础研究的时候,我们来了解自然,说什么都没用,这就是所谓的贡献,现在这个结果已经实现了,使人类更加了解自然的基本结构。

  他进一步补充说,基础研究首先是要了解世界。至于是否有副产品,是否能够赚钱,是否能为国民经济服务,这是另一回事。但是,一旦我们追求副产品太过分了,这不是基础研究。

  在科学家看来,基础研究的重要性远远大于实践。王一方和他的团队都想举一个例子

  400年前,丹麦科学家迪古望着天空30年,积累了大量的天文数据,开普勒被弟子们归纳为三大法则,成为牛顿的机械系统的基础。谁能想到神秘的行星运动每天注视行星并窥探它,将成为数百年来建造高层建筑,桥梁,飞机,汽车乃至航天器卫星的基础?

  同样,中微子也许在几十年或一百年后,我们的后代会给出答案。

  “北京一月九日报”

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