◎ 本刊记者 蒋向利

王贻芳：追踪“幽灵粒子” 破译宇宙密码

◎ 本刊记者 蒋向利

多年以来，研究中微子已成为王贻芳的一种生活方式。无论是被评上中组部“万人计划”杰出人才，当选为2012年度十大科技创新人物；还是不久前因在粒子物理实验方面作出了多项具有重要国际影响的贡献而荣获2013年度何梁何利“科学与技术进步奖”，他都能波澜不惊。

王贻芳1984年毕业于南京大学物理系，1992年获意大利佛罗伦萨大学博士学位，曾在美国麻省理工学院、斯坦福大学工作。2000年入选中科院“百人计划”；2013年入选国家“万人计划”杰出人才。他身兼中国科学院高能物理研究所所长、北京正负电子对撞机国家实验室副主任、核探测与核电子学国家重点实验室主任、中国物理学会高能物理分会副理事长、中国核学会核电子学与核探测技术分会理事长、亚洲未来加速器委员会副主席、国际未来加速器委员会委员、全球华人物理学会理事等职，曾参加L3，AMS，Palo Verde和KamLand等实验，在中微子物理、宇宙线与天体物理、探测器设计与建造、数据分析方法等方面发表了200多篇文章。他首次提出“Swap Method” 以解决时间不对称信号中的时间对称本底问题，对低本底中微子实验具有重要意义；首次完整地计算出宇宙线引致的中子产额及能谱，扫除了国际上围绕这一问题二十多年的混乱,对低本底中微子实验、质子衰变、双b衰变、暗物质寻找等均有重要意义。

师承丁肇中

1984年5月，即将从南京大学毕业的王贻芳来到上海。在这里，他将参加丁肇中面向全国招收高能物理研究生的面试。

通过笔试进入面试的王贻芳第一次见到了影响他一生的导师——丁肇中教授。

“他当时问了几个问题，比如‘波在海水中传播，长波传得远还是短波传得远’，这些问题用大学普通物理的知识就能解决，但考验的是基础牢不牢靠，能否灵活运用。”王贻芳对那次面试记忆犹新。

毫无疑问，王贻芳获得了丁肇中的青睐。随后11年，从1985年到1996年，他在丁肇中的指导下研究高能粒子，参与L3实验。这为他以后从事中微子的研究打下了坚实的基础。

丁肇中的L3实验位于瑞士日内瓦的欧洲核子中心，那里拥有世界最大的粒子加速器。在L3实验组，王贻芳展露了物理天赋：一年时间内发表3篇论文；1990年出任“新粒子寻找组”组长，在所有L3实验物理分析小组组长中，唯有他是一名学生；1991年，在被L3实验组内部认为是不可能的情况下，精确测量出了陶轻子的极化。

缘结中微子

但在欧核中心待了10年，王贻芳感到：L3实验汇聚了14国、30多所科研机构的400多名科学家，年轻人在这样一个大型项目里，起到的作用和影响有限。

同时，美国斯坦福大学一个尚在设计阶段、只有20人、研究中微子的小项目吸引了他。1996年，他向丁肇中请辞，并成为斯坦福大学项目里的骨干技术人员。

在这个小项目里，王贻芳什么都干，有时候甚至充当电焊工。但正是什么都干，让王贻芳了解了高能物理实验的各个方面。

也正是这个实验，中微子研究正式走进王贻芳的物理世界。尽管当时中微子还并非研究热门，但王贻芳乐在其中。

寻找θ13

随着斯坦福项目的结束，王贻芳不知不觉在美国已待了6年。工作已稳定，买了房子，儿子和女儿也相继出生，家庭也和谐。但他却做了一个决定：回国。

2000年，王贻芳入选中国科学院“引进国外杰出人才”，2001年12月他回到祖国，担任中国科学院高能物理研究所一名普通的研究员。

2003年冬天，王贻芳留意到：关于利用反应堆中微子来测θ13已成为国际热点，多个外国团队正打算进行同类实验。

2006年底，在许多人的努力下，由中国主导、中美两国合作、100多位科学家参与的大亚湾中微子国际项目正式启动，这是美国能源部在基础研究领域对外投资第二大的国际合作。2007年10月，大亚湾核反应堆300米外中微子实验室建设启动。

经过3年的建设、1年的安装，2011年12月24日，大亚湾的探测器准备就绪。但此时，中国已在这场寻找中微子的赛跑中落后许多。

早在2011年6月15日，日本T2K中微子实验就发表了θ13的测量结果，但置信度只有2.5个标准偏差（按国际惯例，置信度在3个标准差以下的测量结果叫迹象，处于3～5个标准差之间的结果叫证据，超过5个标准差的实验结果才叫发现）。尽管T2K的这个结果最多只能被称作“迹象”，这一研究仍被欧洲的《物理世界》列为当年十大物理突破的第7位。随后美国和法国的实验也相继宣布发现了1.7个标准偏差的迹象，韩国的实验也在2011年8月开始运行。

但55天之后，王贻芳却领先一步。2012年3月8日，大亚湾国际实验测得新的中微子振荡模式，即θ13，其数值为8.8度，置信度有5.2个标准差，也就是可以被明确称作“发现”。

“这是中国本土迄今为止最重要的物理学成果，”大亚湾中微子实验国际合作组成员、美国杰佛逊国家实验室副主任罗伯特·麦克欧文这样评价。

绝不把方案让给美国

2005年，大亚湾中微子实验项目组成立。中国（包括香港和台湾地区）、美国、俄罗斯、捷克等6个国家和地区的30多个研究单位的190多位研究人员组成了一个庞大的团队。以王贻芳为代表的中方紧紧把握了实验的主导权。

这种主导权来之不易。最初的博弈主要来自美国。谈判的时候，王贻芳“单刀赴会”，和十余位具有国际影响力的美国高能物理学家开始了主导权之争。

双方争论的焦点是大亚湾实验采用谁的方案。按照美国的方案走，可以争取到国际合作，但中方的贡献和地位就有限；反之，可能就没有国际合作，项目可能根本无法在国内立项。

王贻芳说：“我坚信我的方案最正确。而且国家要花这么多钱，如果把方案让给美国，让他们得到成果，这种事情绝对不能做！”

在谈判桌外，王贻芳也聚拢了一批国内和美国华裔科学家，其中包括从美国归来的项目副经理曹俊、项目电子学负责人李小男等优秀科学家。

最终，不愿缺席这一将对高能物理学界具有里程碑意义的大型实验的美国，同意了王贻芳的方案。

从分歧中归纳总结

能管理好庞大的大亚湾中微子实验项目组，王贻芳将其归功于在L3和斯坦福的实验经历。

在斯坦福研究中微子时，项目小，只有十几个人。王贻芳很多时候都要自己亲自动手，每次做实验都需要考虑方方面面，特别是实验细节。

“这段经历让我了解了高能物理的各个方面，让我在大亚湾中微子实验中少走了很多弯路。”王贻芳说。

而在L3实验，汇聚了14国、30多所科研机构的400多名科学家。王贻芳从丁肇中老师身上学到的重要一条就是：如何组织和协调大型科学实验。

“他总是能在听取众多分歧之后，找到一条大家都能接受的道路。这一点值得我学习。”王贻芳说。

在大亚湾中微子实验项目组，出现不同意见是家常便饭，每每这个时候，王贻芳总是能迅速归纳总结，找到最合适的方法解决分歧。

希望学生对权威说“不”

归国十几年来，王贻芳带过不少学生，很多都已经成为行业骨干。谈起这些学生，王贻芳说：“每次给他们定任务、定课题、定研究方向的时候，我总希望他们对我说‘不行’。”在王贻芳的心里，他希望把自己的学生培养成科学家，而不是一个高级工人。王贻芳说，也许学生想的不一定正确、寻找的研究方向或是歧路、考虑的或不够全面，但敢于对权威说“不”、独立思考，这是一种优秀的科学品质。“做一个优秀的科学家需要这种品质。”