幽灵粒子不再诡谲

中科院高能物理所所长王贻芳

       中科院高能物理所所长王贻芳：我们就是要做一个本底非常干净、经得起考验的实验，这样即使测到的θ13值比较小，也是精度相当高的。

　　中科院理论物理所研究员李淼：这是一个诺奖级别的成果，因为对中微子振荡前两种模式的研究都获得了诺贝尔奖。

　　美国杰佛逊国家加速器实验室副主任罗伯特·麦克欧文：这是中国本土迄今为止最重要的物理学成果。

　　本刊记者/钱炜

　　中科院高能物理所所长王贻芳的办公室并不好找，它藏于北京西郊的校园深处，就和他在广东大亚湾地下30米深处进行的实验一样，长期处于大众视线之外。而这一次，他却突然间曝光在闻讯而来的各路媒体的聚光灯下。

　　3月8日，由中国科学家主导的大亚湾国际实验测得新的中微子振荡模式，即θ13。消息传出，国人振奋，媒体纷纷询问，这个发现是什么？意味着什么？王贻芳认为，要向科学界以外的大众说清楚这事，起码得先讲上一堂课。作为炙手可热的当代物理学前沿，中微子似“美人如花隔云端”，人们只知其芳名而看不清她的容颜。

　　坐在宽敞的办公室里，王贻芳向《中国新闻周刊》记者讲述了这个极其微小、此刻却可能正在穿过我们身体的神奇粒子的故事。

　　θ13是什么

　　在过去半年中，中微子曾数次占据了科学新闻的头条，足见该领域研究之热。其实，自1930年，美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利首次提出应当存在一种质量很小的中性粒子这个“中子假说”以来，中微子就迅速成为粒子物理学家、天体物理学家和宇宙学家们竞相追逐的宠儿。

　　中国科学家在中微子领域一直表现不俗。泡利从理论上提出中微子后，物理界就掀起了一场寻找中微子的热潮。1941年，尚在抗日战争中颠沛流离的中国物理学家王淦昌就在贵阳的病榻之上写出《关于探测中微子的一个建议》一文，次年发表在美国《物理评论》上。可惜由于时局动荡，当时国内根本不具备进行实验的条件。同年，美国物理学家艾伦就根据王淦昌的方案做了实验，首次证实了中微子的存在。

　　中微子被发现后，科学家们就将其称为“是一件令人兴奋的真正的科学奇谭”。虽然是组成物质世界的基本粒子，和其他粒子相比，它却个性十足：不带电，没有大小，没有静止质量，几乎不与任何物质发生作用，能以光速贯穿地球如入“无物之境”，因此被称为“幽灵粒子”。

　　而后来的发现令科学家们坚信，把中微子叫做“幽灵粒子”更是一点没错。中微子分为三种：电子中微子、μ中微子和τ中微子。1968年，美国物理学家雷蒙德·戴维斯首次发现，来自太阳的电子中微子数目比理论预言的要少。难道中微子在以光速飞行的过程中消失了？这太令人难以置信了！这个现象，就被称作“太阳中微子消失之谜”。

　　后来，很多科学家进行了实验，证实了这一现象的存在。于是人们判断，这是因为在飞行中，部分电子中微子变成了其他类型的中微子，就像川剧里的“变脸”一样，这就是大名鼎鼎的中微子振荡。根据预测，三种中微子互相“变脸”，两两组合，应有三种模式。

　　中微子为何会“变脸”？简单地说，与中微子混合有关。中微子的混合规律里有6个参数，其中三种混合模式各有相对应的混合角θ12、θ23、θ13。这些混合角的含义说起来话长，但都是基本的物理学常数，在深层次上，与宇宙中的物质起源有关。