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停止按鈕被按下后，大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗（以下簡稱大亞灣中微子實驗）大廳的水池外罩緩緩打開，沉浸在碧藍色高純水中的4個中微子探測器展現(xiàn)在世人面前。
這一幕發(fā)生在12月12日深圳大亞灣中微子實驗站現(xiàn)場。這標(biāo)志著這個藏在深圳大亞灣核反應(yīng)堆群1600米外、百米高花崗巖山體腹中的粒子物理實驗裝置正式退役。
精度不能再提高，繼續(xù)運行是浪費錢和時間
或許有人會問，這么一個大科學(xué)工程，怎么說退役就退役了呢？
對此，中國科學(xué)院高能物理研究所所長、中國科學(xué)院院士王貽芳給出了解釋：大亞灣中微子實驗運行了9年，當(dāng)時的科學(xué)目標(biāo)已經(jīng)實現(xiàn)，中微子振蕩振幅的測量精度已經(jīng)不可能再提高，再繼續(xù)運行沒有意義，只是浪費金錢和時間。
當(dāng)前，中微子振蕩振幅的測量精度已經(jīng)不能依靠數(shù)據(jù)量來改善。精度的測量誤差是由儀器設(shè)備本身的精度所決定的。
那么，當(dāng)初設(shè)計大亞灣中微子實驗時，研究人員沒有想到儀器設(shè)備未來可能需要提高精度嗎？難道不能通過升級改造，提升儀器設(shè)備的精度嗎？
事實上，當(dāng)初設(shè)計實驗裝置時，就是按照當(dāng)時可能實現(xiàn)的最高精度來設(shè)計的。“大亞灣中微子實驗從設(shè)計到現(xiàn)在，已經(jīng)走過了17個年頭。今天，如果讓我們再重新設(shè)計的話，我們?nèi)匀粵]辦法提高精度，因為已經(jīng)到了極限了?！蓖踬O芳說。
目前，中微子振蕩振幅的測量精度已經(jīng)從2012年的20%提高到了3.4%，預(yù)期最終精度將好于3%?！霸谖磥韼资辏摼炔粫黄渌麑嶒灣?。”王貽芳自信地說。
大亞灣中微子實驗裝置退役后，研究人員將按計劃進行設(shè)備拆卸撤場工作，預(yù)計在半年內(nèi)完成。之后，實驗場地將正式移交給中微子實驗所在的中廣核集團，由中廣核集團進行后續(xù)的開發(fā)利用，其中一個廳將作為科普基地使用。
第三種中微子振蕩模式曾被認(rèn)為并不存在
中微子是基本粒子中的“隱士”，質(zhì)量小，不帶電，它們從人體穿過，從地球穿過，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用。中微子可以分為三種：電子中微子、繆中微子和陶中微子。
在目前已知的構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中，中微子占了四分之一，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。
中微子無所不在，從宇宙誕生的大爆炸起就充斥在整個宇宙空間。太陽、地球、超新星、宇宙線、核反應(yīng)堆甚至人體，都在不停地產(chǎn)生中微子。有人曾做過一個形象的比喻：在1平方厘米也就是常人拇指指甲蓋大小的面積上，每秒鐘約有650億個太陽中微子以接近光速的速度呼嘯而過。
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20世紀(jì)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驗正式發(fā)現(xiàn)大氣中微子振蕩，隨后太陽中微子振蕩也被多個實驗證實。
然而，“第三種中微子振蕩模式一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預(yù)言其根本不存在。”中國科學(xué)院高能物理研究所研究員溫良劍說。
中國最重要的物理學(xué)成果是“搶”出來的
中國科學(xué)院高能物理研究所科研人員2003年提出設(shè)想，利用我國大亞灣核反應(yīng)堆群產(chǎn)生的大量中微子，來尋找中微子的第三種振蕩模式，并精確測量該振蕩的幾率。
經(jīng)過4年醞釀和4年建設(shè)，2011年12月24日，大亞灣中微子實驗開始運行。此時，韓國的RENO實驗已經(jīng)進行了4個月。
為了趕在競爭對手前獲得物理結(jié)果，項目組果斷調(diào)整了實驗計劃，將實驗分為兩個階段，改變原先使用8個探測器的方案，以6個探測器提前積累數(shù)據(jù)。
功夫不負(fù)有心人！2012年3月8日，王貽芳宣布：大亞灣中微子實驗成功發(fā)現(xiàn)了中微子的第三種振蕩模式,并測量到其振蕩幾率。這一成果入選《科學(xué)》雜志評選的“2012年度十大科學(xué)突破”，并被國外同行譽為“中國有史以來最重要的物理學(xué)成果”。
“這實際上是我們‘搶’出來的成果，如果不是各方面夜以繼日地工作，就不會有今天的結(jié)果?！睖亓紕φf。
同時，大亞灣中微子實驗也精確測量了反應(yīng)堆中微子能譜，發(fā)現(xiàn)其與理論模型存在兩種偏差，這一成果為未來的反應(yīng)堆中微子實驗提供了模型無關(guān)的中微子測量譜。此外，大亞灣中微子實驗給出了低質(zhì)量區(qū)惰性中微子最好的限制，基本排除了之前兩個美國實驗給出的這個假想新粒子的存在空間。（科技日報 記者陸成寬）
