专访陆锦标:当年没人看好大亚湾实验,但我们打败了所有对手

来源:澎湃新闻网  时间:2018-11-17

即使是一个描摹过很多遍的故事,也可能有着墨过淡的角色。对于大亚湾反应堆中微子实验而言,陆锦标就是这样一个角色。

陆锦标,1953年3月出生于中国香港,家境贫寒,1976年依靠助学金和学贷从香港大学毕业,1983年获美国罗格斯大学物理学博士学位。大亚湾反应堆中微子实验美方发言人、加州大学伯克利分校教授、美国文艺和科学院院士。

作为中国物理有史以来最重要、最成功的实验之一,大亚湾项目在国内外叫好又叫座。凭借证实第三种中微子振荡的存在,为解释宇宙中物质与反物质不对称性提供可能,大亚湾实验斩获了美国《科学》杂志2012年度十大科学突破、美国物理学会潘诺夫斯基奖、“2016国家自然科学一等奖”、2016“基础物理学突破奖”、2019“未来科学大奖物质科学奖”等荣誉。陆锦标和中国科学院高能物理研究所所长王贻芳作为项目的共同策划者,多次站上领奖台。

即便如此,陆锦标在媒体报道里留下的痕迹始终很淡。

“中微子是很害羞的,它不喜欢和别的交往,所以不容易被发现!”他曾经这样形容幽灵一般的粒子。中,意为电中性;微,意为质量极轻。它与其他物质的相互作用很微弱,但会在自身的三种形态间神奇变换。

陆锦标和家人在2019未来科学大奖颁奖典礼上。

细细揣摩那一串履历时间线,却可以发现不寻常的端倪。当陆锦标在2000年左右开始酝酿这样一个项目时,香港几乎没有任何高能物理基础,中国大陆的高能物理研究也不为国际所知,而在大洋彼岸,美国至少有两处可选的地址。在这样的情形下,陆锦标是如何串联起多地的华人科学家,获得李政道等贵人相助,最终促成美国能源部放弃本土的选项,转而支持美国科学家加入大亚湾的呢?

11月17日,就着陆锦标前来北京参加未来科学大奖颁奖典礼的契机,澎湃新闻记者见到了这位66岁的粒子物理学家。

他头发花白,个头不高,有着岭南典型的瘦削身材,长方形边框眼镜下是一双和善的眼睛。青年赴美的经历使陆锦标没有太多练习普通话的机会。不过,在采访前为青少年做科普报告时,他努力地组织起粤语口音浓重的中文,并坚持这样回答问题,即使那些优秀的北京中学生贴心地使用了英文提问。

回忆起十多年前的往事,陆锦标在叙述时经常出声轻笑。讲到为了解大亚湾核电站的信息,写邮件得不到回复时,他自嘲地笑;讲到大费周章辗转搭上线时,他如释重负地笑;讲到因为选择大亚湾招致美国同事的失望和不理解,他无奈苦笑;讲到意外获得美国能源部官员的支持,他的笑声还保留着当年的惊喜。

在某种意义上,属于陆锦标的这一半大亚湾故事,为中国高能物理日后获得国际认可埋下了伏笔。

“没人看好大亚湾能赢,因为我们要建造的东西太多了。结果,合作工作进行得很顺利,我们后来者居上,打败了他们。”这是陆锦标在采访中笑得最灿烂的一次。

以下为澎湃新闻记者与陆锦标的对话译文(原文为英文)。

澎湃新闻:大亚湾反应堆中微子实验在国内外已经斩获了很多奖项。为什么这个项目的意义如此重大?

陆锦标:我首先解释一下这个实验的目的。反应堆会产生“反电子中微子”,我们想知道它们在空中飞行一段时间后还剩多少。如果第三种中微子振荡真的存在,那一部分反电子中微子就会消失,变成另一种。

在设计实验之初,我们无从得知能否看到这种中微子振荡,以及中微子混合角θ13是否为零。这是巨大的未知。然而,仅仅收集了55天数据就看到一部分反电子中微子确实消失了,我们感到很惊讶。我们当然也很激动,但按照规则,在宣布发现前必须排除掉其他可能性。

因此,我们花了很长时间交叉印证,直到确定每一步都正确,我们才公布了结果。

澎湃新闻:我听说当时国际上也有一些竞争?

陆锦标:对的,那时候中微子振荡已经被观测到了。加拿大的SNO实验和日本超级神岡实验发现了两种。一种与中微子混合角θ12有关,有时也叫做太阳中微子振荡混合角;另一种则是大气中微子振荡测定的中微子混合角θ23。

我在2000年前后设计实验的时候,没人知道θ13的大小。不过,那时候国际上已经有两个在建的项目,一个是法国的Double Chooz实验,一个是韩国的RENO实验,他们起步都比大亚湾早一些。

此外,大亚湾实验一共要挖将近3公里的隧道,韩国RENO实验只有约600米的隧道,这就体现出两个项目在规模上有相当大的差距。大亚湾实验还决定把实验设备发挥到极致。我们建造了8个探测器,每一个都比法国或韩国的实验重。

因此,当时圈内都持怀疑态度,没人看好大亚湾能赢,因为我们要建造的东西太多了。结果,合作工作进行得很顺利,我们后来者居上,打败了他们。

澎湃新闻:很多人说大亚湾实验不仅显示出中国能做大科学,也是中美科学合作的标杆。这个项目产生了什么后续影响?

陆锦标:我会说大亚湾实验在中国科学的现代化过程中非常关键。特别是大亚湾是首个有美方重要贡献的实验。中美团队在项目过程中发挥了平等的作用,互帮互助,各有所长,才有了出色的成果。

诚然,就像大多数实验项目一样,这中间也时有分歧和争论,但我们最终都解决了。这点也很要紧。一旦涉及到国际合作,就要公平地分配功劳和责任。

澎湃新闻:你在项目过程中遇到的主要挑战有哪些?

陆锦标:把时间倒拨回项目一开始的时候,我带你回溯这些挑战。当我刚有了利用大亚湾核反应堆做这个实验的想法时,第一个难题就是获取核电站的信息。

要知道,我1977年就去美国了。我知道深圳附近的大亚湾是有一个核电站,但我了解的信息很有限。比如说,它靠不靠山?这很重要,实验需要利用山体来阻挡宇宙射线。

我找不到地图,只能写邮件给香港相关部门,解释为什么我需要这样的信息。数周后他们回信给我,很抱歉,他们没有大亚湾的信息。于是我又写邮件给中广核公司,结果等了一个月也没有回信。

于是我开始鼓动香港同事们加入这个项目,那个时候香港没有任何高能物理研究。他们听了觉得这主意不错。正好香港大学的一个教员是香港辐射学会主席,和香港中华电力公司有些联系,而香港中华电力公司又正好是大亚湾核电站的一个小股东。这下,我终于和核电站搭上了线。

我获得了想要的信息,并且促使中国大陆地区、台湾地区、香港地区和美国的华人科学家达成了合作的意向。接下去面临的第二个挑战就是说服大亚湾核电站同意我们使用这块地。这中间其实没什么我能做的事,中科院高能物理所时任所长陈和生教授出面和核电站沟通。虽然他也算是个“大人物”了,但尝试了数月无果。我们感到很沮丧,不知何去何从。这是我们遇到的第二个挑战,最后获得了中央政府的支持才出现转机。

再然后是建立合作的挑战。那时候北京正负电子对撞机已经建成,但国际上还是不太了解中国的高能物理学研究,也不太在意。我和王贻芳教授去信欧洲的朋友,没有一个回复我们的邀请。当然,部分原因是他们中有些已经决定加入法国的Double Chooz实验。

好消息是,我说服了美国劳伦斯伯克利国家实验室的副主任。那是在2004年,同一年,在中美高能物理年会上,他向中国科学院提出了合作倡议,双方达成了初步的一项。

最大的惊喜来自美国能源部高能物理办公室副主任罗宾•斯塔文。我当时不确定他会不会同意,因为我之前没和他谈过。结果,他在会议上表现得非常支持。他说这是个好主意,然后转过身来说:“嗨!锦标,你能在会议结束后陪我去一趟那个核电站吗?”我惊呆了。因此,这一次的挑战最后演变成了巨大的惊喜。

当然,这故事还没完。除了大亚湾之外,我当时其实也在考虑美国加州的一个核电站。因为不确定大亚湾能不能上马,我之前同时推行两个计划。这样一来,加州那边的同事们就很失望。我试图说服他们加入大亚湾,但他们不太了解中国,心存疑虑。最后,我们得到了李政道教授的帮助。他意识到这对中国、对美国都是一件好事,出面向两边的朋友们和一些政府官员们呼吁。

以上就是项目初期的主要挑战。在项目过程中,挑战转变成如何合作与决策,以跑赢其他两个竞争对手。中美两边的做法,总归有些不太一样,一开始我们不可避免地吵了很多架。有些甚至从团队里蔓延到了学界,教人怀疑大亚湾项目到底能不能行。幸好我们总能找到办法解决。

陆锦标

澎湃新闻:你有没有了解过中国拟建的环型正负电子对撞机(CEPC)项目?对此有何看法?

陆锦标:我对CEPC了解得不是很多,当然我是听说了这个项目。我来用一种不同的角度来回答这个问题,好吧?以一个旁观者的身份。

目前,中国只有一个对撞机,就是北京正负电子对撞机,我想大概运行了二十多年。

澎湃新闻:据我所知,它去年刚刚庆祝过三十周年。

陆锦标:对,加上升级的话有三十年了。可以说,这个机器非常成熟了。如果中国还想继续在国际粒子物理学界占据一席之地,那只有两种选择。要么我们继续用这台正在老化的机器做一些或多或少差不多的物理研究,要么我们就得寻找新的方向了。

我拿美国举一下例子吧,我对美国的物理研究更熟悉。美国要想留住加速器专家,就要有新的项目。没有新的项目,就留不住人才,因为人才会跑去做别的项目。没人喜欢无所事事地坐在原地。我想中国现在面临的是同样的问题。

要么花四十年去新建,要么维持现状,这是一个国家必须要做的抉择。

澎湃新闻:美国当年放弃了超级超导对撞机(SSC)。

陆锦标:没错,这就是美国的高能物理走了下坡路的原因。美国没了SSC,很多人才就流失了。

澎湃新闻:流向了欧洲核子中心(CERN)?

陆锦标:对。如果拿对撞机作为参照点的话,那美国已经失去了领导力。

澎湃新闻:那以你过往管理项目的经验来看,到底我们要怎么判断一个项目该不该上马呢?

陆锦标:这诚然是个好问题,但管理一个像大亚湾这样的项目和管理一台主力对撞机完全无法相提并论。我们讨论的是超越科学的问题了。

举例来讲,日本现在正在推动国际直线对撞机(ILC)。在粒子物理方面,日本的经验还是领先中国的。这可能不中听,但事实如此。

即使这样,日本还是陷入了麻烦。这不是因为他们缺乏这方面的人才,而是项目造价高昂,而日本经济现在又不景气。还有其他存在竞争关系的项目,政府想要从中抉择并不容易。现在日本政府正在尝试说服一些欧洲国家加入ILC,这种讨论已经超越了科学界。

因此我很难回答说政府该不该在一台对撞机上花这么多钱,毕竟政府还要操心很多科学以外的事情。



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