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專訪陸錦標:當年沒人看好大亞灣實驗,但我們打敗了所有對手

澎湃新聞記者 虞涵棋
2019-11-22 16:53
來源:澎湃新聞
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即使是一個描摹過很多遍的故事,也可能有著墨過淡的角色。對于大亞灣反應堆中微子實驗而言,陸錦標就是這樣一個角色。

陸錦標,1953年3月出生于中國香港,家境貧寒,1976年依靠助學金和學貸從香港大學畢業,1983年獲美國羅格斯大學物理學博士學位。大亞灣反應堆中微子實驗美方發言人、加州大學伯克利分校教授、美國文藝和科學院院士。

作為中國物理有史以來最重要、最成功的實驗之一,大亞灣項目在國內外叫好又叫座。憑借證實第三種中微子振蕩的存在,為解釋宇宙中物質與反物質不對稱性提供可能,大亞灣實驗斬獲了美國《科學》雜志2012年度十大科學突破、美國物理學會潘諾夫斯基獎、“2016國家自然科學一等獎”、2016“基礎物理學突破獎”、2019“未來科學大獎物質科學獎”等榮譽。陸錦標和中國科學院高能物理研究所所長王貽芳作為項目的共同策劃者,多次站上領獎臺。

即便如此,陸錦標在媒體報道里留下的痕跡始終很淡。

“中微子是很害羞的,它不喜歡和別的交往,所以不容易被發現!”他曾經這樣形容幽靈一般的粒子。中,意為電中性;微,意為質量極輕。它與其他物質的相互作用很微弱,但會在自身的三種形態間神奇變換。

陸錦標和家人在2019未來科學大獎頒獎典禮上。

細細揣摩那一串履歷時間線,卻可以發現不尋常的端倪。當陸錦標在2000年左右開始醞釀這樣一個項目時,香港幾乎沒有任何高能物理基礎,中國大陸的高能物理研究也不為國際所知,而在大洋彼岸,美國至少有兩處可選的地址。在這樣的情形下,陸錦標是如何串聯起多地的華人科學家,獲得李政道等貴人相助,最終促成美國能源部放棄本土的選項,轉而支持美國科學家加入大亞灣的呢?

11月17日,就著陸錦標前來北京參加未來科學大獎頒獎典禮的契機,澎湃新聞記者見到了這位66歲的粒子物理學家。

他頭發花白,個頭不高,有著嶺南典型的瘦削身材,長方形邊框眼鏡下是一雙和善的眼睛。青年赴美的經歷使陸錦標沒有太多練習普通話的機會。不過,在采訪前為青少年做科普報告時,他努力地組織起粵語口音濃重的中文,并堅持這樣回答問題,即使那些優秀的北京中學生貼心地使用了英文提問。

回憶起十多年前的往事,陸錦標在敘述時經常出聲輕笑。講到為了解大亞灣核電站的信息,寫郵件得不到回復時,他自嘲地笑;講到大費周章輾轉搭上線時,他如釋重負地笑;講到因為選擇大亞灣招致美國同事的失望和不理解,他無奈苦笑;講到意外獲得美國能源部官員的支持,他的笑聲還保留著當年的驚喜。

在某種意義上,屬于陸錦標的這一半大亞灣故事,為中國高能物理日后獲得國際認可埋下了伏筆。

“沒人看好大亞灣能贏,因為我們要建造的東西太多了。結果,合作工作進行得很順利,我們后來者居上,打敗了他們。”這是陸錦標在采訪中笑得最燦爛的一次。

以下為澎湃新聞記者與陸錦標的對話譯文(原文為英文)。

澎湃新聞:大亞灣反應堆中微子實驗在國內外已經斬獲了很多獎項。為什么這個項目的意義如此重大?

陸錦標:我首先解釋一下這個實驗的目的。反應堆會產生“反電子中微子”,我們想知道它們在空中飛行一段時間后還剩多少。如果第三種中微子振蕩真的存在,那一部分反電子中微子就會消失,變成另一種。

在設計實驗之初,我們無從得知能否看到這種中微子振蕩,以及中微子混合角θ13是否為零。這是巨大的未知。然而,僅僅收集了55天數據就看到一部分反電子中微子確實消失了,我們感到很驚訝。我們當然也很激動,但按照規則,在宣布發現前必須排除掉其他可能性。

因此,我們花了很長時間交叉印證,直到確定每一步都正確,我們才公布了結果。

澎湃新聞:我聽說當時國際上也有一些競爭?

陸錦標:對的,那時候中微子振蕩已經被觀測到了。加拿大的SNO實驗和日本超級神岡實驗發現了兩種。一種與中微子混合角θ12有關,有時也叫做太陽中微子振蕩混合角;另一種則是大氣中微子振蕩測定的中微子混合角θ23。

我在2000年前后設計實驗的時候,沒人知道θ13的大小。不過,那時候國際上已經有兩個在建的項目,一個是法國的Double Chooz實驗,一個是韓國的RENO實驗,他們起步都比大亞灣早一些。

此外,大亞灣實驗一共要挖將近3公里的隧道,韓國RENO實驗只有約600米的隧道,這就體現出兩個項目在規模上有相當大的差距。大亞灣實驗還決定把實驗設備發揮到極致。我們建造了8個探測器,每一個都比法國或韓國的實驗重。

因此,當時圈內都持懷疑態度,沒人看好大亞灣能贏,因為我們要建造的東西太多了。結果,合作工作進行得很順利,我們后來者居上,打敗了他們。

澎湃新聞:很多人說大亞灣實驗不僅顯示出中國能做大科學,也是中美科學合作的標桿。這個項目產生了什么后續影響?

陸錦標:我會說大亞灣實驗在中國科學的現代化過程中非常關鍵。特別是大亞灣是首個有美方重要貢獻的實驗。中美團隊在項目過程中發揮了平等的作用,互幫互助,各有所長,才有了出色的成果。

誠然,就像大多數實驗項目一樣,這中間也時有分歧和爭論,但我們最終都解決了。這點也很要緊。一旦涉及到國際合作,就要公平地分配功勞和責任。

澎湃新聞:你在項目過程中遇到的主要挑戰有哪些?

陸錦標:把時間倒撥回項目一開始的時候,我帶你回溯這些挑戰。當我剛有了利用大亞灣核反應堆做這個實驗的想法時,第一個難題就是獲取核電站的信息。

要知道,我1977年就去美國了。我知道深圳附近的大亞灣是有一個核電站,但我了解的信息很有限。比如說,它靠不靠山?這很重要,實驗需要利用山體來阻擋宇宙射線。

我找不到地圖,只能寫郵件給香港相關部門,解釋為什么我需要這樣的信息。數周后他們回信給我,很抱歉,他們沒有大亞灣的信息。于是我又寫郵件給中廣核公司,結果等了一個月也沒有回信。

于是我開始鼓動香港同事們加入這個項目,那個時候香港沒有任何高能物理研究。他們聽了覺得這主意不錯。正好香港大學的一個教員是香港輻射學會主席,和香港中華電力公司有些聯系,而香港中華電力公司又正好是大亞灣核電站的一個小股東。這下,我終于和核電站搭上了線。

我獲得了想要的信息,并且促使中國大陸地區、臺灣地區、香港地區和美國的華人科學家達成了合作的意向。接下去面臨的第二個挑戰就是說服大亞灣核電站同意我們使用這塊地。這中間其實沒什么我能做的事,中科院高能物理所時任所長陳和生教授出面和核電站溝通。雖然他也算是個“大人物”了,但嘗試了數月無果。我們感到很沮喪,不知何去何從。這是我們遇到的第二個挑戰,最后獲得了中央政府的支持才出現轉機。

再然后是建立合作的挑戰。那時候北京正負電子對撞機已經建成,但國際上還是不太了解中國的高能物理學研究,也不太在意。我和王貽芳教授去信歐洲的朋友,沒有一個回復我們的邀請。當然,部分原因是他們中有些已經決定加入法國的Double Chooz實驗。

好消息是,我說服了美國勞倫斯伯克利國家實驗室的副主任。那是在2004年,同一年,在中美高能物理年會上,他向中國科學院提出了合作倡議,雙方達成了初步的一項。

最大的驚喜來自美國能源部高能物理辦公室副主任羅賓?斯塔文。我當時不確定他會不會同意,因為我之前沒和他談過。結果,他在會議上表現得非常支持。他說這是個好主意,然后轉過身來說:“嗨!錦標,你能在會議結束后陪我去一趟那個核電站嗎?”我驚呆了。因此,這一次的挑戰最后演變成了巨大的驚喜。

當然,這故事還沒完。除了大亞灣之外,我當時其實也在考慮美國加州的一個核電站。因為不確定大亞灣能不能上馬,我之前同時推行兩個計劃。這樣一來,加州那邊的同事們就很失望。我試圖說服他們加入大亞灣,但他們不太了解中國,心存疑慮。最后,我們得到了李政道教授的幫助。他意識到這對中國、對美國都是一件好事,出面向兩邊的朋友們和一些政府官員們呼吁。

以上就是項目初期的主要挑戰。在項目過程中,挑戰轉變成如何合作與決策,以跑贏其他兩個競爭對手。中美兩邊的做法,總歸有些不太一樣,一開始我們不可避免地吵了很多架。有些甚至從團隊里蔓延到了學界,教人懷疑大亞灣項目到底能不能行。幸好我們總能找到辦法解決。

陸錦標

澎湃新聞:你有沒有了解過中國擬建的環型正負電子對撞機(CEPC)項目?對此有何看法?

陸錦標:我對CEPC了解得不是很多,當然我是聽說了這個項目。我來用一種不同的角度來回答這個問題,好吧?以一個旁觀者的身份。

目前,中國只有一個對撞機,就是北京正負電子對撞機,我想大概運行了二十多年。

澎湃新聞:據我所知,它去年剛剛慶祝過三十周年。

陸錦標:對,加上升級的話有三十年了。可以說,這個機器非常成熟了。如果中國還想繼續在國際粒子物理學界占據一席之地,那只有兩種選擇。要么我們繼續用這臺正在老化的機器做一些或多或少差不多的物理研究,要么我們就得尋找新的方向了。

我拿美國舉一下例子吧,我對美國的物理研究更熟悉。美國要想留住加速器專家,就要有新的項目。沒有新的項目,就留不住人才,因為人才會跑去做別的項目。沒人喜歡無所事事地坐在原地。我想中國現在面臨的是同樣的問題。

要么花四十年去新建,要么維持現狀,這是一個國家必須要做的抉擇。

澎湃新聞:美國當年放棄了超級超導對撞機(SSC)。

陸錦標:沒錯,這就是美國的高能物理走了下坡路的原因。美國沒了SSC,很多人才就流失了。

澎湃新聞:流向了歐洲核子中心(CERN)?

陸錦標:對。如果拿對撞機作為參照點的話,那美國已經失去了領導力。

澎湃新聞:那以你過往管理項目的經驗來看,到底我們要怎么判斷一個項目該不該上馬呢?

陸錦標:這誠然是個好問題,但管理一個像大亞灣這樣的項目和管理一臺主力對撞機完全無法相提并論。我們討論的是超越科學的問題了。

舉例來講,日本現在正在推動國際直線對撞機(ILC)。在粒子物理方面,日本的經驗還是領先中國的。這可能不中聽,但事實如此。

即使這樣,日本還是陷入了麻煩。這不是因為他們缺乏這方面的人才,而是項目造價高昂,而日本經濟現在又不景氣。還有其他存在競爭關系的項目,政府想要從中抉擇并不容易。現在日本政府正在嘗試說服一些歐洲國家加入ILC,這種討論已經超越了科學界。

因此我很難回答說政府該不該在一臺對撞機上花這么多錢,畢竟政府還要操心很多科學以外的事情。

    責任編輯:李躍群
    校對:張艷
    澎湃新聞報料:021-962866
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