王貽芳 獲科學(xué)界“第一巨獎”

梁偉

北京時間11月9日，2016年“科學(xué)突破獎”頒獎儀式在美國加州圣何塞舉行。中國科學(xué)家王貽芳作為大亞灣中微子項(xiàng)目的首席科學(xué)家獲得“基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎”，這是中國科學(xué)家首次獲得該獎項(xiàng)。該獎由俄羅斯富翁Yuri Milner領(lǐng)銜資助，單項(xiàng)獎金高達(dá)300萬美元，堪稱科學(xué)界“第一巨獎”。2013年，阿里巴巴集團(tuán)創(chuàng)始人馬云夫婦作為捐助人正式加入該基金會。

“科學(xué)突破獎”旨在獎勵在生命科學(xué)領(lǐng)域取得重要成就的科學(xué)家，給他們提供更自由和更多的機(jī)會，幫助他們?nèi)〉酶蟮某删汀Ｈ魏稳硕伎梢酝ㄟ^網(wǎng)上提名獲獎候選人。候選人沒有年齡限制，而且每個獎項(xiàng)的獲獎人數(shù)和個人獲獎次數(shù)也沒有限制。該獎今年把物理學(xué)獎項(xiàng)頒給了對發(fā)現(xiàn)中微子振蕩有貢獻(xiàn)的7個項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)人和他們領(lǐng)導(dǎo)的5個研究團(tuán)隊(duì)。其中，王貽芳和他所領(lǐng)導(dǎo)的中國大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在2012年3月率先發(fā)現(xiàn)中微子的第三種振蕩模式，并精確測量出其振蕩幾率。

神秘的中微子

說到中微子，就不得不提到今年的諾貝爾物理學(xué)獎獲得者日本科學(xué)家梶田隆章和加拿大科學(xué)家麥克唐納——他們發(fā)現(xiàn)中微子振蕩。中微子有三種：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。中微子如幽靈一般，又小又輕但量又超大——相當(dāng)于宇宙中星星的總和。而且它們神秘孤僻，幾乎不與周圍的物質(zhì)世界發(fā)生相互作用。

中微子是構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中人類了解最少的一個，也是破譯宇宙起源與演化密碼最重要的一把鑰匙。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所所長王貽芳與它結(jié)緣了19年。

說起這次獲獎的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)工程，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)工程副經(jīng)理、中科院高能物理研究所粒子天體物理中心副主任楊長根想說的很多。“項(xiàng)目從立項(xiàng)開始就遇到各種困難。中間曾多次停工，許多次我們都以為項(xiàng)目要黃了，成果可能被別人搶在前面，如果沒有王所在前面頂著，我們肯定堅(jiān)持不到最后。”

早在2003年，王貽芳的團(tuán)隊(duì)就提出設(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，并提出了實(shí)驗(yàn)和探測器設(shè)計(jì)的總體方案。他多方奔走，呼吁國內(nèi)開展這一實(shí)驗(yàn)研究。

大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)最初就被定位為一個國際合作項(xiàng)目。在當(dāng)時進(jìn)行立項(xiàng)申請時，“國際合作”這個名頭提供了巨大便利，但也付出了很大的代價。其中最困難的就是實(shí)驗(yàn)主導(dǎo)權(quán)的問題，如果采用美國人的方案，國際合作是來了，可是中方的權(quán)利就會無形中被控制，倘若堅(jiān)持我們自己的方案，外國人可能就“不玩”了，立項(xiàng)也會變得尤為艱難。

“他們的方案存在問題，我不能答應(yīng)”。王貽芳說，“而且我堅(jiān)信我們的方案最正確。國家花這么多錢，如果把方案讓給美國，讓他們得到成果，不可能！我不希望僅僅是為別人提供條件，我們要做一個自己的實(shí)驗(yàn)。”

幸運(yùn)的是，這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭不是王貽芳一個人在戰(zhàn)斗，通過自己的影響力，他將一批一批國內(nèi)和美國華裔科學(xué)家拉了進(jìn)來，這其中就包括從美國歸來的項(xiàng)目副經(jīng)理曹俊、項(xiàng)目電子學(xué)負(fù)責(zé)人李小男等眾多優(yōu)秀科學(xué)家。

經(jīng)過集體智慧的博弈，加上大家都明白這將是對高能物理學(xué)界具有里程碑意義的大型實(shí)驗(yàn)，美國人自然也不愿意缺席，他們最終選擇了妥協(xié)。王貽芳說：“他們最終愿意參與進(jìn)來，是因?yàn)槲以诳茖W(xué)上站得住腳。對方在科學(xué)上說不過我。”

2006年，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)國際項(xiàng)目正式啟動，這是美國能源部在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域?qū)ν馔顿Y第二大的國際合作。中國（包括香港和臺灣地區(qū)）、美國、俄羅斯、捷克等6個國家和地區(qū)的30多個研究單位的190多位研究人員組成的團(tuán)隊(duì)順利誕生。這其中，以王貽芳為代表的中方緊緊把握了實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)權(quán)。用了不到一年的時間，大亞灣核反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)啟動。

三年建設(shè)、一年安裝。又過了四年，2011年底，大亞灣的探測器準(zhǔn)備就緒。但這并不意味著尋找中微子的賽跑中國已經(jīng)走在了世界前列。早在半年之前，日本T2K中微子實(shí)驗(yàn)就發(fā)表了θ13的測量結(jié)果，但置信度只有2.5個標(biāo)準(zhǔn)偏差，雖然還沒有達(dá)到5個標(biāo)準(zhǔn)差，但這一結(jié)果已經(jīng)被《物理世界》列為當(dāng)年十大物理突破，除此之外，美國、法國、韓國都跑在了我們的前面。

但是這樣的局面沒有持續(xù)太久，僅僅過了55天時間，王貽芳和他的團(tuán)隊(duì)就測得新的中微子振蕩模式，定量來說，θ13不為零的置信度達(dá)到了5.2個標(biāo)準(zhǔn)偏差。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)國際合作組成員、美國杰佛遜國家實(shí)驗(yàn)室副主任羅伯特·麥克歐文說：“這是中國本土迄今為止最重要的物理學(xué)成果”。成果公布當(dāng)天，美籍華裔物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者李政道博士發(fā)來親筆賀信稱：“這是粒子物理中極基本、極重要的參數(shù)！”

2012年年底，美國《科學(xué)》雜志評選的年度十大科學(xué)突破，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)赫然其中。的確，這是一項(xiàng)重大科學(xué)成果，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了這種新的中微子振蕩模式，首次精確測量到其振蕩幅度，從而開啟了未來中微子發(fā)展的大門。大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)這一重要發(fā)現(xiàn)，還將使科學(xué)家對物質(zhì)世界的基本規(guī)律有新的認(rèn)識，為未來進(jìn)行下一代中微子實(shí)驗(yàn)以探索研究宇宙中物質(zhì)和反物質(zhì)不對稱性即破解“反物質(zhì)消失之謎”，開啟了道路和奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

如今，大亞灣中微子二期實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)已經(jīng)展開。選址在江門開平，目前進(jìn)展順利。二期實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主要物理研究目標(biāo)是利用反應(yīng)堆中微子振蕩確定中微子質(zhì)量順序，對于人類了解物質(zhì)微觀的基本結(jié)構(gòu)和宏觀宇宙的起源與演化具有重要意義。若獲重大突破，我國中微子研究將達(dá)到真正的國際領(lǐng)先。

“科研主要是解決問題”

2011年10月，中科院高能物理研究所完成所長換屆，王貽芳被任命為所長。

“我們所有31個專業(yè)，應(yīng)該是科學(xué)院京區(qū)最大的研究所。他是一個組織能力很強(qiáng)的人，不管是專業(yè)上，還是管理上，他做得都很好。”中國科學(xué)院高能物理研究所黨委書記王煥玉說，“我是1992年在意大利認(rèn)識他的，他不怎么開玩笑，做事果斷干練。當(dāng)年將他引進(jìn)到我們所的時候，我就知道這是一個不可多得的人才。在國外實(shí)驗(yàn)室待了很多年，不少領(lǐng)域的事情他都涉及，他對實(shí)驗(yàn)特別有興趣，就像現(xiàn)在一邊領(lǐng)導(dǎo)大型高能加速器的實(shí)驗(yàn)，一邊還做著其它的實(shí)驗(yàn)。”

因?yàn)閷ξ锢砀信d趣，高考時王貽芳報(bào)考了南京大學(xué)物理系原子核物理專業(yè)，別說那個年代，就是現(xiàn)在，這也不屬于熱門專業(yè)。畢業(yè)那一年，教育部選拔人才去諾貝爾獎獲得者、物理學(xué)家丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的L3實(shí)驗(yàn)深造，他幸運(yùn)的通過了筆試。

面試時，王貽芳第一次見到丁肇中。當(dāng)時，這位諾貝爾獎得主紅光滿面，說話中氣十足，看上去一點(diǎn)兒也不像快50歲的人。想起第一次和老師的見面，王貽芳還是有些激動。

“波在海水中傳播，是長波傳得遠(yuǎn)，還是短波傳得遠(yuǎn)？”丁肇中的問題不是什么特別難、特別怪的問題，都是大學(xué)物理知識就能解決的，其目的考察的是學(xué)生基礎(chǔ)是否扎實(shí)，能否把書本上的知識靈活運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中去。“三四個問題后，丁老師就沒有再問了，其實(shí)當(dāng)時我就感覺他對我比較滿意。”王貽芳說。

事實(shí)也正如王貽芳所料，在丁肇中的指導(dǎo)下度過了從研究生到博士后的11年。1985年，他走進(jìn)了總部位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子中心，這里擁有世界最大的粒子加速器，進(jìn)行的L3實(shí)驗(yàn)，擁有14個國家、30多所科研機(jī)構(gòu)的400多名科學(xué)家。很多人都是知名科學(xué)家，而那時候王貽芳的生活頗為充實(shí)，一邊在意大利佛羅倫薩大學(xué)完成課堂學(xué)習(xí)，再去參與實(shí)驗(yàn)。

憑著自身的努力，王貽芳在L3實(shí)驗(yàn)組創(chuàng)造了多項(xiàng)紀(jì)錄：一年時間內(nèi)發(fā)表了3篇論文；1990年出任“新粒子尋找組”組長，在所有L3實(shí)驗(yàn)物理分析小組組長中，他是唯一的一名學(xué)生；1991年，在被L3實(shí)驗(yàn)組內(nèi)部認(rèn)為是不可能的情況下，精確測量出了陶輕子的極化……

在這里待了11年，王貽芳感覺遇到了瓶頸，喜歡挑戰(zhàn)的他有些不安于現(xiàn)狀，“因?yàn)槟贻p人在一個大型項(xiàng)目里，起到的作用和影響都是有限的。而那個時候美國斯坦福大學(xué)有一個尚在設(shè)計(jì)階段、只有20人的小項(xiàng)目。對于當(dāng)時的我來說，那是一個理想的平臺，可以參與更多，以彌補(bǔ)我在高能物理實(shí)驗(yàn)中其它領(lǐng)域的欠缺。”

就這樣，王貽芳辭別丁肇中，來到斯坦福大學(xué)，并成為項(xiàng)目里的核心技術(shù)人員，工作做的有聲有色，家庭也很美滿，女兒與兒子相繼出生，他們還在硅谷買了一棟很大的房子，在外人看來，他過上了很幸福的生活，讓人意想不到的是，這樣安定的生活他就過了6年。

2000年，中科院高能所向王貽芳拋出了“橄欖枝”，邀請其回國發(fā)展。

“坦率地說，在美國，像我這樣的研究人員，多一個不多，少一個不少。要做我想做的實(shí)驗(yàn)，那是沒有可能的。我還是想做一點(diǎn)事情，而國內(nèi)有這個機(jī)會，所以就回來了。”沒有太多猶豫，他說服了妻子，賣了房子，攜家人回國了。

其實(shí)，當(dāng)時很多朋友都勸他慎重考慮，甚至直言不諱地說“像你這樣不會搞關(guān)系的人，出國多年，在國內(nèi)也沒有根基，回國是混不下去的”。

“王貽芳特別不容易，他有一顆愛國心，還有一顆實(shí)驗(yàn)的心，美國的房子虧了很多，回國初期的日子過得也很艱難，孩子們上學(xué)的問題始終是他最煩心的事情，他甚至沒有和所里談過多的條件就來了，特別不容易。”說這段話的是實(shí)驗(yàn)物理中心副主任沈肖雁，她也是王貽芳的大學(xué)同學(xué)。

回來之后，王貽芳一開始想做長基線中微子實(shí)驗(yàn)，但發(fā)現(xiàn)完全行不通。于是，他放棄了這個計(jì)劃，全身心投入到北京正負(fù)電子對撞機(jī)的改造項(xiàng)目中去。

“很多剛回國的人都有一種沖動，要做一個全新的東西，實(shí)際上很多都是不切實(shí)際的。幸好，我及時調(diào)整了方向，有人問我回來之后沒有做成自己想做的事情，后不后悔，其實(shí)恰恰相反，我很慶幸當(dāng)年沒有堅(jiān)持，而是選擇了變通。”王貽芳說。

面對國內(nèi)科研體制的局限性，王貽芳以身體力行的改革和建言來表達(dá)自己的意見。在他擔(dān)任所長的高能物理所，為了界定自己權(quán)力的邊界，將學(xué)術(shù)評審的決定權(quán)交給專門的學(xué)術(shù)委員會；為了推動大學(xué)院校參加高能物理實(shí)驗(yàn)，他把一些自己所里完全可以做的項(xiàng)目撥了出去，讓大家都參與其中；為了公益，他帶著所里的研究人員在汶川地震后，一起資助少數(shù)民族中學(xué)的學(xué)生，甚至把他們接到北京和科學(xué)家面對面的交流……

這些年，王貽芳獲得的榮譽(yù)很多，除了成為中國科學(xué)家當(dāng)中收獲“科學(xué)突破獎”的人，他還是第一位獲得美國物理學(xué)會潘諾夫斯基實(shí)驗(yàn)粒子物理學(xué)獎的中國科學(xué)家。他是2013年國家高層次人才特殊支持計(jì)劃（萬人計(jì)劃）發(fā)布第一批入選名單中首批公布的6名杰出人才之一……

對于這些，王貽芳說：“對于科學(xué)家來說，科研主要是解決問題，我們在選題的時候也不會考慮是否能拿到獎項(xiàng)，科學(xué)家是不能這么急功近利的。每個科研者都有自己的科研項(xiàng)目，都希望在自己的科研道路上留下一個印記，至于這個印記有多大，無法預(yù)設(shè)，只要百分百的努力就可以了。”