中微子有多難捕獲?美國科學家雷蒙德·戴維斯因為觀測中微子的開創(chuàng)性工作而獲得2002年諾貝爾物理學獎,諾獎委員會這么形容他的工作:“相當于在整個撒哈拉沙漠中尋找某一粒特定的沙子?!?/span>
更讓科學家“郁悶”的是,中微子還會玩“失蹤”。如果把中微子比作蘋果:理論預期太陽釋放100個綠色蘋果,可地球上只看到了35個,為什么?科學家后來知道,因為有65個綠蘋果變成了黃色或者紅色的,這就是“中微子振蕩”。
我們生活的這個世界,有一些最基本的物理規(guī)律,一代又一代科學家費盡心血構建起了一個“標準模型”闡述這些規(guī)律。可中微子振蕩與這個標準模型并不兼容。到底是哪里出現(xiàn)了問題?近乎完美的模型是否要推倒重建?一切取決于科學家能否掌握中微子振蕩的秘密,或者說是“蘋果”變色的概率。
一個名為θ13的參數(shù)這時候成了焦點,大亞灣實驗就是要找出θ13的大小。
“中國最重要物理學成果”:贏得全球科學家的賽跑
找出θ13的大小,如果打比方說,就是不僅要“捉住”神秘的中微子,還要讓它開口說話,“交代”宇宙的一個終極秘密。
一場重量級的競賽在全球展開。除了大亞灣實驗,幾乎同時啟動的還有法國的Double Chooz、韓國的RENO反應堆實驗,此外,利用加速器中微子的兩個實驗——日本的T2K和美國的MINOS也在高速進行。各國的頂尖高能物理學家紛紛投身這五個實驗,誰先測到θ13,誰就能贏得這場全球科學家的賽跑。
“關鍵在實驗的精度?!敝袊茖W院院士、大亞灣中微子實驗項目負責人王貽芳說,實驗環(huán)境因此要更深、更暗、更干凈,數(shù)據(jù)分析則要爭分奪秒。
從大亞灣核電站的山底一路向下,穿過3千米的隧道,位于實驗廳里的中微子探測器正靜靜“坐”在深藍色的超純水中,睜大“眼睛”緊緊盯著來自核反應堆的中微子。
2012年3月8日,大亞灣實驗拔得頭籌:發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式并精確測量到其振蕩概率。這一成果入選《科學》雜志評選的“2012年度十大科學突破”,并被美國同行譽為“中國有史以來最重要的物理學成果”。
截至目前,大亞灣實驗已經(jīng)收獲了累累碩果,首次報道測量θ13的文章被引用上千次,成為高能物理研究的經(jīng)典文獻之一。
繼續(xù)探索未解之謎:要站到世界最前沿
如果把大亞灣實驗比喻為載人航天,那么接下來應該就是載人登月和深空探索。航天領域有這樣步步發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃,在中微子領域,我國科學家又有何規(guī)劃呢?