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科學(xué)的又一個(gè)驚雷時(shí)刻到來。
6月22日,在國際中微子大會(huì)上,中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院外籍院士、江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)合作組發(fā)言人王貽芳對外公布了多項(xiàng)最新研究成果。
其中,最振奮人心的是,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,我國科學(xué)家觀測到中微子質(zhì)量順序偏向正序的相關(guān)跡象。
為了這一發(fā)現(xiàn),中國科學(xué)家等待了多個(gè)日夜,終于等來了來自地下700米的回響。
過去23年,對于中國科學(xué)院高能物理研究所所長曹俊而言,人生的主心骨只有兩件事:兩個(gè)在中國本土進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn);尋找一種穿透一切事物、幾乎不與物質(zhì)發(fā)生作用的微小粒子——中微子。
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曹俊
這是一類超脫粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的“幽靈粒子”。因?yàn)檫^于無法捉摸,它一度讓科學(xué)家懷疑能量守恒定律。直到1956年,中微子被美國物理學(xué)家率先觀測。此后的30余年,中微子研究在歐洲、日本、北美掀起浪潮。研究微小粒子的科學(xué)裝置越來越大,瘋狂深入地下一兩千米的山體或礦井中。
曹俊在2003年加入大亞灣中微子實(shí)驗(yàn),而后參與設(shè)計(jì)了在地下700米進(jìn)行的江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)。前者讓中國在中微子領(lǐng)域取得重大科學(xué)突破,后者于去年8月正式取數(shù),首個(gè)物理成果于6月10日發(fā)表在頂刊《Nature》的封面。
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JUNO首個(gè)物理成果登上《Nature》封面
作為世界獨(dú)一無二的大科學(xué)裝置的設(shè)計(jì)者之一,曹俊多數(shù)時(shí)候是謙和的,他很少直接表達(dá)野心,思維開放,歡迎各領(lǐng)域的交流,謹(jǐn)慎地預(yù)測結(jié)果。
JUNO的首要科學(xué)目標(biāo),是完成中微子的質(zhì)量測序,預(yù)計(jì)6年得出結(jié)果。但曹俊告訴南風(fēng)窗:“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)間是6年,運(yùn)氣好的話我們會(huì)更快;運(yùn)氣不好6年也測不出來,因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)有漲落。”
他知道自己在與什么對抗,時(shí)間、運(yùn)氣乃至宇宙,很多因素都不是他能控制的。但如果連科學(xué)家都無法描繪研究中微子的未來,為什么一群人要花上幾十年,做一個(gè)沒有明確回報(bào)的事情?
曹俊的答案,關(guān)于物理的方向。他知道的不是新物理該往何處去,而是,人類只能往前走。
理性的力量
曹俊的辦公地在中國科學(xué)院玉泉路院區(qū),他的辦公室很干凈,窗子旁整齊擺放了一排綠蘿。除了電腦和書,房間內(nèi)幾乎沒有多余的擺件,這與他認(rèn)為學(xué)物理的人的理性特質(zhì)相符。
理性貫穿曹俊的思維模式和語言表達(dá)。他參與設(shè)計(jì)了中國新一代大國裝置——江門中微子實(shí)驗(yàn)室。問起期間激動(dòng)人心的節(jié)點(diǎn),他說:“沒有這種時(shí)候……因?yàn)楣こ桃?guī)劃得很好,我們都有進(jìn)度條。即使到了關(guān)鍵點(diǎn),心里已經(jīng)過了很多遍。”
物理帶給人最極致的理性,“我相信許多事情背后是有規(guī)律的。多問為什么”。而物理實(shí)驗(yàn)教給他的是,凡事要“分清大小”,想清楚什么是最重要的事。
作為高能物理的博士,曹俊一度想成為像霍金一樣的理論物理學(xué)家。1998年,曹俊博士畢業(yè),受在法國奧塞直線加速器實(shí)驗(yàn)室的師兄邀請,誤打誤撞進(jìn)入實(shí)驗(yàn)物理領(lǐng)域。他清楚物理學(xué)里“兩派”之間的差異。理論物理需要很強(qiáng)的推導(dǎo)能力,“看見數(shù)字、看見符號,要知道后面的物理意義”。
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2022年,曹俊在建設(shè)中的江門中微子實(shí)驗(yàn)室探測器前/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
但實(shí)驗(yàn)物理完全不是一回事。人通常只能圖像化思考。開展一項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn),會(huì)遇到各種各樣的干擾因素,數(shù)據(jù)可能是錯(cuò)的,可能會(huì)遇到假信號,技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)不了。現(xiàn)實(shí)情況錯(cuò)綜復(fù)雜,所以,“一輩子只能干幾件事”。
或許是很早就意識到了這一點(diǎn),2003年9月,曹俊在美國最負(fù)盛名的粒子物理研究中心費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室做博士后時(shí),接到了時(shí)任中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、現(xiàn)中國科學(xué)院院士、美國國家科學(xué)院外籍院士王貽芳的電話。后者告訴他,他打算在大亞灣核電站附近做中微子實(shí)驗(yàn),問他中心探測器該設(shè)計(jì)成圓柱的還是方的。
曹俊回去用計(jì)算機(jī)做模擬計(jì)算,兩周后告訴王貽芳,圓柱型的性能更好。
順著這個(gè)話頭,不久,王貽芳再打來了電話:“回來吧,我們有事要干了。”
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江門中微子實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家王貽芳院士/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
彼時(shí),中微子研究正在全世界變得熱門。日本科學(xué)家通過深埋地下1000米的超級神岡實(shí)驗(yàn)室,于1998年宣布發(fā)現(xiàn)了大氣中微子振蕩。2002年,加拿大SNO實(shí)驗(yàn)室接力發(fā)現(xiàn)太陽中微子振蕩。而中國高能物理界,做中微子大型實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)為零。
尋找第三種振蕩、測量中微子混合角θ13此時(shí)變得重要。曹俊在論文中解釋,中微子振蕩可能跟宇宙早期的物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱性有關(guān)。而第三種振蕩混合角θ13的大小,也將影響今后中微子的實(shí)驗(yàn)走向。
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中微子振蕩矩陣
就在2003年前后,全球科學(xué)界罕見地“撞題”,有8個(gè)團(tuán)隊(duì)提出了測量混合角θ13的實(shí)驗(yàn)方案。最終,3個(gè)方案獲得支持,分別是中國深圳以東的大亞灣實(shí)驗(yàn)、法國的Double Chooz實(shí)驗(yàn)、韓國的RENO實(shí)驗(yàn)。
2003年末,曹俊放棄在美國的高薪,加入王貽芳的大亞灣實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)30歲出頭的曹俊,首先被派去參與大亞灣實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),等正式立項(xiàng)后,他又被叫去負(fù)責(zé)探測器的研制。曹俊坦言,彼時(shí)的中國,熟悉中微子的人并不多,團(tuán)隊(duì)核心成員只有個(gè)位數(shù)。這是他第一次在大型實(shí)驗(yàn)里擁有自主權(quán),可以決定實(shí)驗(yàn)的走向。
美國部分科學(xué)家加入了大亞灣實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí),美國能源部承諾給中國千萬級美元的支持,是通過共同研發(fā)探測器實(shí)現(xiàn)的,這在粒子物理界叫“實(shí)物貢獻(xiàn)”,是國際合作的通用做法。
每天,曹俊不僅要跑工廠盯探測器,還要和美國人“爭吵”。雙方需要實(shí)時(shí)溝通探測器的進(jìn)展,每一個(gè)螺絲怎么拼的細(xì)節(jié)都要確認(rèn)清楚。其間,兩國團(tuán)隊(duì)的安全規(guī)定、思維習(xí)慣都有很大不同,中美團(tuán)隊(duì)經(jīng)常會(huì)有爭執(zhí)。
此時(shí),科學(xué)家還得回歸理性的一面。“我們都有共同的科學(xué)目標(biāo),(中美之間)會(huì)吵很多,但不會(huì)吵崩。”曹俊說,“因?yàn)榇蠹叶枷氚咽伦龀伞!?/p>
“三個(gè)不可能”
為了更好地理解中國物理學(xué)家的“野心”,我們探訪了江門中微子實(shí)驗(yàn)室(JUNO)。大亞灣實(shí)驗(yàn)室在2012年取得重大成果,于2020年正式退役。接力的JUNO坐落于江門開平的金雞鎮(zhèn)。
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坐落于江門開平金雞鎮(zhèn)的江門中微子實(shí)驗(yàn)室/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
一棟蓋有藍(lán)色屋頂?shù)膹S房式建筑在山坳間佇立,室內(nèi)修建了一條鐵軌,小火車轟轟隆隆地沿著斜井,將人從地面載到地下700米的中微子實(shí)驗(yàn)室。這里依然保持著地下巖洞的原貌,人類的日照燈讓巖壁處長出植物。一切在提醒著來客,由中國人鑿出來的地下原始洞穴,不可思議地建起了世界最大液體閃爍體中微子探測器。
利用地下并非物理學(xué)家的首創(chuàng),挖地鐵、修隧道、采金礦,人類足跡曾深入地下,與越來越熱的地心打交道。唯一讓JUNO不同的是,所有的選擇都來自物理學(xué)家的計(jì)算。
2008年,大亞灣實(shí)驗(yàn)室還在工程建設(shè)階段,王貽芳便開始催促曹俊等人提前考慮中國中微子研究的未來。如果大亞灣中微子實(shí)驗(yàn),中國做成了,下一步應(yīng)該怎么做?王貽芳習(xí)慣站在未來想未來,希望團(tuán)隊(duì)未雨綢繆。
曹俊記得,在一次從深圳去香港的路上,他在王貽芳面前,又一次談起他腦子里的構(gòu)想。
此前,他想過θ13角之后的好幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,但一經(jīng)過計(jì)算,都“差點(diǎn)意思”。他這個(gè)新構(gòu)想運(yùn)用到一個(gè)此前未被王貽芳注意到的物理原理。盡管,曹俊強(qiáng)調(diào),這個(gè)效應(yīng)并非只有他知道,理論物理界先前有人提起過。但人人都清楚其中的難度。
曹俊向王貽芳提起了這個(gè)新方案,同時(shí)附帶了他認(rèn)為實(shí)現(xiàn)它的“三個(gè)不可能”。
第一個(gè)“不可能”是,當(dāng)時(shí)物理學(xué)界對θ13角的預(yù)測是在1%~3%左右。如果θ13角測出來太小,如1%,實(shí)驗(yàn)難度太大,無法做接下來的中微子質(zhì)量測序?qū)嶒?yàn)。
第二是,這類大型實(shí)驗(yàn)將會(huì)是十億級別的項(xiàng)目。而做大亞灣實(shí)驗(yàn)時(shí),他們找了六家資助機(jī)構(gòu),才勉強(qiáng)湊出來1億多元經(jīng)費(fèi)。“實(shí)驗(yàn)規(guī)模一下大了10倍,上哪找錢?我覺得對中國來說,這個(gè)實(shí)驗(yàn)太貴了。”
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大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)布局
第三個(gè)“不可能”是探測器的技術(shù)。按照當(dāng)時(shí)的技術(shù),曹俊認(rèn)為,即使用上了世界效率最高的光電倍增管,也達(dá)不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求。
敏銳的王貽芳卻格外肯定這個(gè)方案,這是他從來沒想到利用的物理效應(yīng)。
在出租車上,王貽芳說,首先,θ13角還沒被正式測出來。
“萬一,測出來θ13的數(shù)值很大呢?必須保留可能性,(要有)開放的思想。”
至于光電倍增管的效率,王貽芳說:“技術(shù)上我們還有10年的時(shí)間。”他又寬慰后輩:“你看中國發(fā)展這么快,每年投入基礎(chǔ)研究的資金增長非常快。錢的問題更不用擔(dān)心。”
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緊密排布的光電倍增管/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
2008年,王貽芳、曹俊等在美國《物理評論》期刊提交了論文,提出一個(gè)基于中等基線進(jìn)行中微子質(zhì)量順序的實(shí)驗(yàn)方案,這是江門中微子實(shí)驗(yàn)的雛形。曹俊解釋,論文的發(fā)表意味著,“我們決定認(rèn)真地做這件事。當(dāng)時(shí)絕大部分人跟我想法一樣,覺得這事不可能做出來”。
物理的發(fā)展總是很難如人們所計(jì)劃和預(yù)想的一樣。4年后,不被外界看好的團(tuán)隊(duì)卻在全世界最快獲得了新發(fā)現(xiàn)。美國Science雜志將其評為當(dāng)年“十大科學(xué)突破”。
2012年3月8日,大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)合作組率先宣布,僅在正式取數(shù)后55天,以5.2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差測得θ13角。在物理學(xué)領(lǐng)域,5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差對應(yīng)著約99.99994%的置信度,是一項(xiàng)顛覆性新發(fā)現(xiàn)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
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中微子隨距離的振蕩曲線與實(shí)驗(yàn)測量值
更關(guān)鍵的是,科學(xué)家測得的θ13角比此前理論預(yù)測的大得多。
θ13角為9.2%。這比曹俊2008年設(shè)計(jì)下一代實(shí)驗(yàn)時(shí)預(yù)估的最樂觀的狀況——θ13為5%還要大。曹俊解釋,這意味著,接下來的中微子質(zhì)量測序?qū)嶒?yàn)難度大大降低。
振奮人心的結(jié)果讓他得出前沿科學(xué)研究中最重要的啟示之一:保持樂觀。又或者,他引用米開朗琪羅說的:“我們多數(shù)人的危機(jī)不在于把目標(biāo)設(shè)得太高而沒達(dá)成,而在于把目標(biāo)定得太低而達(dá)成。”
“分清大小”
從小火車下來,我們朝著內(nèi)部深入。JUNO的中心探測器在2025年正式運(yùn)行后,已經(jīng)做封閉處理,只有少數(shù)工人在現(xiàn)場進(jìn)行日常維護(hù)。十余年前開工時(shí),人們先是炸出了地下通道和地下洞室,接著朝地下挖出了一個(gè)大水池。整個(gè)地下洞室跨度達(dá)50米,高度70米。
施工隊(duì)開始在池子里建造直徑41米的不銹鋼網(wǎng)殼,在立起來的網(wǎng)殼上安裝了4.5萬個(gè)金黃色的光電倍增管以及數(shù)不清的連接線路。世界上最大的有機(jī)玻璃球也在網(wǎng)殼之內(nèi),里面灌入了重達(dá)2萬噸的液閃。
等到探測器正式取數(shù)時(shí),臺山核電站與陽江核電站核反應(yīng)堆釋放的中微子,會(huì)有極小部分與玻璃球里的液閃相互作用,發(fā)出光。光接著被光電倍增管捕捉,變成電信號,海量數(shù)據(jù)被傳送給科學(xué)家,用作物理分析。
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在江門中微子實(shí)驗(yàn)中心探測器有機(jī)玻璃球頂部拍攝的光電倍增管/新華社記者 金立旺 攝
這是曹俊人生第二次主導(dǎo)的中微子實(shí)驗(yàn)。與10年前不同的是,自從2012年大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)成功測得θ13后,世界將目光看向了中國。
《微光志——解碼國之重器江門地下中微子實(shí)驗(yàn)》一書記錄道,在過去近半個(gè)世紀(jì)以來,中國在中微子領(lǐng)域沒有作出突出成就,因此中微子的頂級學(xué)術(shù)會(huì)議,從未給中國人留座位。2012年后,中國粒子物理學(xué)家不僅會(huì)受到國際頂級會(huì)議的邀請,還一定會(huì)被邀請上臺發(fā)言。
而對于中國科學(xué)家而言,大亞灣實(shí)驗(yàn)的成功也改變了一代物理人的研究方向。2012年,θ13角成功測得后,中國科學(xué)院高能物理研究所團(tuán)隊(duì)開始尋找適合做下一代中微子實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)。2013年春,江門中微子實(shí)驗(yàn)即獲立項(xiàng),得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)支持,進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于同行的國家。
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江門中微子實(shí)驗(yàn)室/南風(fēng)窗記者 郭嘉亮 攝
德國、意大利、法國……江門中微子實(shí)驗(yàn)籌備時(shí),許多歐洲的科學(xué)家便宣布加入。美國科學(xué)家本來也加入了江門實(shí)驗(yàn),但美國能源部此后不愿意給錢,科學(xué)家被迫退出。最終,來自17個(gè)國家的700多名科學(xué)家加入了JUNO,人數(shù)是大亞灣的三倍。
在現(xiàn)實(shí)中,研究物理的科學(xué)家比人們印象中要狼狽。2015年,江門中微子實(shí)驗(yàn)剛開始動(dòng)工時(shí),難住科學(xué)家的不是物理問題,而是無法控制的地下水。一次涌水就是萬噸級的,工人只能泡在水里,一邊抽水一邊施工。科學(xué)家團(tuán)隊(duì)一度擔(dān)心,JUNO的方案無法在地下700米實(shí)行。
同樣頭疼的還有各類技術(shù)問題,光電倍增管的效率、有機(jī)玻璃球的承重、液閃的純化問題,在世界其他地方都沒有復(fù)制的解法。項(xiàng)目從開工時(shí)就不及預(yù)期,JUNO原定在2020年正式完工。時(shí)間一直往后延,直到5年后的暑期。
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科研人員在有機(jī)玻璃與光電倍增管的夾層檢查有機(jī)玻璃安裝情況/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
現(xiàn)實(shí)不斷超出人類的構(gòu)想,反復(fù)挑戰(zhàn)科學(xué)家和工程師的耐心。我問曹俊,一個(gè)野心巨大的物理實(shí)驗(yàn),首先卡在了工程和建筑階段,如何保持前進(jìn)的耐心?
“因?yàn)橐恢币鉀Q問題。有問題沒解決,不保持耐心也沒辦法。”曹俊的回答依然理性。
他提起了自己在大亞灣實(shí)驗(yàn)的“至暗時(shí)刻”。那是一個(gè)安裝在水泥池內(nèi)的200噸尼龍液袋,一天,里面的液體閃爍體(液閃)原材料烷基苯突然開始往外滴。要及時(shí)止住漏液,只能換容器,但這將拖慢總體進(jìn)度至少1個(gè)月,也會(huì)不可避免地污染原來極純凈的烷基苯。
抱著僥幸心理,曹俊想再等幾天,也許液閃漏率不大,能扛過去。但實(shí)驗(yàn)的出錯(cuò)給人的壓力太大,夜里睡覺時(shí),他仿佛能清晰地聽見液閃往外漏的滴答聲,讓他無法入眠。隨著時(shí)間流逝,液閃越漏越多。約1個(gè)月后,他終于沒頂住壓力,做出從頭開始的決定。
他把液閃倒出來,裝進(jìn)新的罐子里,再對水池做防漏襯墊,更換好的液袋,把液閃重新裝回新的液袋,前后倒騰了幾個(gè)月。幸運(yùn)的是,容器對液閃的污染不太明顯,沒有影響大亞灣實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。
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地下平段施工工況地下水涌水嚴(yán)重,也是限制施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
以后,再遇到煎熬的抉擇時(shí),曹俊會(huì)想:“最壞的情況,會(huì)不會(huì)讓我活不下去?”這么想以后,“大部分時(shí)候,都能想到可以接受的底線方案”。
相比于出錯(cuò),他理清了更重要的事:在全世界只有一個(gè)的大科學(xué)裝置面前,質(zhì)量比搶跑更重要。
經(jīng)歷兩次大型物理實(shí)驗(yàn)后,他變得更理性了。他現(xiàn)在會(huì)想,物理學(xué)家必須向現(xiàn)實(shí)妥協(xié),現(xiàn)實(shí)中一定有不可預(yù)測、不完美的狀況。
于是,“判斷大小就非常重要。你必須很清楚哪些是大事,哪些是小事,哪些是絕對不容有失的事”,他說。“分清大小”通常要伴隨長期的思考。“有些是直觀的,有些是反常識的。只有把它當(dāng)成一個(gè)問題,長時(shí)間、反復(fù)思考才會(huì)清晰。”
令曹俊印象深刻的是,JUNO實(shí)驗(yàn)組有國際顧問委員會(huì),每年都會(huì)給項(xiàng)目提意見。有好幾次,委員會(huì)給他們提出的意見是,“別著急”。
他記得有一封推薦意見是這么說的:“雖然JUNO正式取數(shù)比原計(jì)劃晚,但第一,這件事本身就很難;第二,即使已經(jīng)晚了很多,也比美國、日本快。”
偉大無法規(guī)劃
除了要對抗時(shí)間,物理學(xué)家需要面對現(xiàn)實(shí)的時(shí)候還有很多。一位江門中微子實(shí)驗(yàn)室的工作人員在接待參觀者時(shí),常被問道:“什么時(shí)候出成果?”中國科學(xué)院高能所研究人員接受采訪時(shí),經(jīng)常面臨的問題是,江門中微子研究能否有助于中國拿諾貝爾獎(jiǎng)。
曹俊也經(jīng)常被提問,“科學(xué)家花了那么多力氣尋找幽靈粒子,中微子到底有什么用?”
研究基礎(chǔ)科學(xué)的物理學(xué)家在意的事,與快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)顯得有些格格不入。按照科學(xué)家的預(yù)計(jì),完成中微子質(zhì)量測序耗時(shí)約六年,加上前期立項(xiàng)、建設(shè)探測器花的時(shí)間,總共花了18年。這還不是測量中微子的絕對質(zhì)量,而是弄清楚三種中微子誰最重,誰最輕。即使掌握了質(zhì)量順序,人類對中微子的了解仍非常少。
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根據(jù)測量結(jié)果,中微子質(zhì)量可能存在的正反兩種順序
如果脫離科學(xué)領(lǐng)域,中微子研究的作用就更模糊了。“至少在可預(yù)見的將來,中微子不會(huì)有實(shí)用價(jià)值的應(yīng)用。”曹俊曾在央視節(jié)目上說道。
學(xué)物理的人也在面臨著價(jià)值拷問。在2025年一次電視節(jié)目上,一名學(xué)物理的博士生向曹俊提問:“AI如今處理復(fù)雜問題的能力非常強(qiáng),那么此刻,我們做物理的人,是否還具備自己的獨(dú)立價(jià)值?”
時(shí)代不同了,但曹俊沒怎么變。他每天依舊早上八點(diǎn)半到辦公室,一直工作到晚上八點(diǎn),歐洲科學(xué)家就要開始與中國科學(xué)家進(jìn)行線上會(huì)議,經(jīng)常討論到深夜12點(diǎn)。他曾在微博上透露:“我們只要每周工作70+小時(shí)從來沒感到hard的人。”
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曹俊
但這位有自己世界的物理學(xué)家也發(fā)現(xiàn),年輕一代面臨著與過去全然不同的環(huán)境。他們的選擇變得更多,自主性也變強(qiáng)。同時(shí),短視頻等媒介奪走了許多人的專注力,他們還面臨著拿課題、申請基金等現(xiàn)實(shí)壓力。
“現(xiàn)在政策鼓勵(lì)博士生、博士后申請基金和項(xiàng)目,出發(fā)點(diǎn)是好的,結(jié)果并不好,反而讓(年輕人)脫離本來該做的事。”曹俊說,“人本來應(yīng)該是對自然、對物理感興趣。”
一個(gè)真正適合研究物理的人,在曹俊眼里,應(yīng)該擁有真正的好奇心,不是為了發(fā)論文,而是為了不斷問下去。“如果你對某一個(gè)領(lǐng)域感興趣,就可以不停地做下去,科研是沒有止境的。”從事基礎(chǔ)研究的人應(yīng)該是更簡單的。“不能說奔著一個(gè)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)做事,而是平時(shí)的研究就挺有意思,沒有(突破)也過得挺有意思。”
對待中微子的實(shí)驗(yàn),他也如此。比起和媒體反復(fù)闡述中微子質(zhì)量測序?qū)τ谠擃I(lǐng)域的意義,他更喜歡形容,花費(fèi)超過十年建起的JUNO,意味著人類擁有了“一個(gè)比以前看得遠(yuǎn)的眼睛”。他參與撰寫的《江門中微子實(shí)驗(yàn)黃皮書》里寫道,JUNO實(shí)驗(yàn)不僅可以完成質(zhì)量測序,還能夠?qū)碜蕴枴⒊滦恰⒋髿夂偷厍虻闹形⒆娱_展前沿研究。
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正、反兩種中微子質(zhì)量順序下超新星中微子事例率隨原中子星質(zhì)量的變化
至于具體能看到什么,科學(xué)家也不完全知道。如果此后物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),中微子無法解釋大爆炸時(shí)期宇宙奧秘,那也沒有辦法,“看到什么就應(yīng)該是什么”。
比起沖擊諾貝爾獎(jiǎng),或者提前完成JUNO的科學(xué)目標(biāo),曹俊內(nèi)心更盼望的是,通過JUNO,看見人類此前從未預(yù)料的新現(xiàn)象。
“最重要的發(fā)現(xiàn)通常是意料之外的。科學(xué)突破是無法規(guī)劃的。”曹俊說。
他解釋,粒子物理有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型。標(biāo)準(zhǔn)模型可以解釋極微觀世界幾乎所有的物理現(xiàn)象,但仍有不完善的地方。“比如,暗物質(zhì)放不進(jìn)去、中微子不知道怎么放……我們最大的希望是通過觀察中微子,給我們提供線索,來突破現(xiàn)有的理論。”
偉大是無法規(guī)劃的。科學(xué)家們都在等待意料之外的時(shí)刻,一個(gè)激發(fā)所有人靈感的新現(xiàn)象。新物理或許就藏在人類未知、未觀測到的現(xiàn)象里,比起各類規(guī)劃來找確定性,未知才是科學(xué)家樂意擁抱的。
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硐室輪廓初見雛形時(shí),前方就是實(shí)驗(yàn)大廳/圖源:江門中微子實(shí)驗(yàn)室
回到學(xué)生問到物理的價(jià)值問題。曹俊思考了片刻,回答道:“你說得很對,從短距離來看,AI可以把很多問題執(zhí)行得很好。”
他說:“但AI不知道該往哪里走;從長遠(yuǎn)來看,只有清楚物理的人,才知道我們的目標(biāo)——做這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)初是為了干什么?”
在社交賬號上,這個(gè)樂觀的物理學(xué)家喜歡引用米蘭·昆德拉的話:“我對你透露一個(gè)大秘密,這是人類最古老的玩笑。往哪走,都是往前走。”
本文首發(fā)于《南風(fēng)窗》雜志第14期
作者 |朱秋雨
發(fā)自北京、廣東江門
編輯 |黃茗婷
值班主編 | 吳擎
排版 | 阿車
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