根據(jù)《國家科學(xué)技術(shù)獎勵條例》的規(guī)定,經(jīng)國家科學(xué)技術(shù)獎勵評審委員會評審、國家科學(xué)技術(shù)獎勵委員會審定和科技部審核,國務(wù)院批準(zhǔn),授予“大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的中微子振蕩新模式”國家自然科學(xué)獎一等獎。
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)是中國基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域目前最大的國際合作項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)室位于深圳市的中廣核大亞灣核電基地,由來自世界上七個國家和地區(qū)超過200位科學(xué)家共同參與??茖W(xué)家們在中廣核大亞灣核電基地對中微子進(jìn)行可控的研究。而中微子實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素是需要知道反應(yīng)堆總共發(fā)射了多少個中微子,以及不同能量的中微子各占多少。以往,科學(xué)家基于對反應(yīng)堆中裂變過程的理解,通過計(jì)算或其他間接方法來估算。
換言之,這些研究依賴于理論模型。而大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)給出了最精確的、與模型無關(guān)的能譜測量。并且在大部分能量范圍內(nèi),中微子能量達(dá)到前所未有的精度。
這個實(shí)驗(yàn)有多緊要?
中微子是在宇宙大爆炸時期產(chǎn)生的最多的粒子之一,在目前已知的構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中,占了四分之一,在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中同時扮演著極為重要的角色。中微子有一個特殊的性質(zhì),即它可以在飛行中從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型,通常稱為中微子振蕩。原則上三種中微子之間相互振蕩,兩兩組合,應(yīng)該有三種模式。其中兩種模式自60年代起即有跡象,當(dāng)時稱作“太陽中微子之謎”和“大氣中微子之謎”。1998年日本的超級神岡實(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)大氣中微子振蕩,隨后太陽中微子振蕩也被多個實(shí)驗(yàn)證實(shí)。第三種振蕩則一直未被發(fā)現(xiàn),甚至有理論預(yù)言其根本不存在。
2012年3月,大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了第三種中微子振蕩模式,并測量到其振蕩幾率。這一中國誕生的重大物理成果,開啟了未來中微子物理發(fā)展的大門,在全球科學(xué)界引起熱烈反響,入選美國權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》評選的2012年十大科學(xué)突破,被稱為“諾貝爾獎級別”的重大發(fā)現(xiàn)。
自1956年以來,中微子領(lǐng)域的研究已經(jīng)斬獲四次諾貝爾獎,分別于1988年、1995年、2002年和2015年獲得,成為諾獎的“富礦”。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn),也被外界稱為當(dāng)代中國對世界基礎(chǔ)物理研究做出的最大貢獻(xiàn),是最有希望獲得諾貝爾物理學(xué)獎的中國科研成果。
這個實(shí)驗(yàn)牛在哪里?
該實(shí)驗(yàn)是以中國科學(xué)家為主導(dǎo)的、有重要國際影響的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究國際合作項(xiàng)目,是中美兩國目前在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域最大的合作項(xiàng)目之一,實(shí)驗(yàn)的國際合作組有中國(包括香港和臺灣)、美國、俄羅斯等六個國家和地區(qū)的34個研究單位的200多位研究人員參加,得到美國能源部和其他參加國家與地區(qū)的經(jīng)費(fèi)支持,國際投入占實(shí)驗(yàn)投入的三分之一強(qiáng)。
據(jù)了解,2008年1月28日,中國廣東核電集團(tuán)有限公司與中國科學(xué)院就“關(guān)于合作建設(shè)大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并提供經(jīng)費(fèi)支持”的協(xié)議簽訂儀式在深圳舉行。根據(jù)協(xié)議,中廣核將為大亞灣反應(yīng)堆中微子試驗(yàn)項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)場地,并承擔(dān)部分項(xiàng)目研究經(jīng)費(fèi),全面參與項(xiàng)目的合作。該協(xié)議開創(chuàng)了我國大型國有企業(yè)資助和支持國家大型基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的先河。
為什么一定要選擇大亞灣核電基地?
大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)位于深圳市區(qū)以東約50公里的大亞灣核電站群附近的山洞內(nèi),地理位置優(yōu)越,緊鄰世界上最大的核反應(yīng)堆群之一的大亞灣核電基地,并且緊鄰高山,有天然的宇宙線屏蔽。
(圖片來源于中科院之聲)
據(jù)介紹,經(jīng)過對國際上關(guān)于實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的建議進(jìn)行整合,目前有法國的Double Chooz、韓國的Reno與我國的大亞灣。大亞灣核電基地因?yàn)閾碛械锰飒?dú)厚的地理?xiàng)l件,經(jīng)國內(nèi)外專家反復(fù)比較論證,是世界上進(jìn)行反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)研究的最佳場所。