就算這是別人挖過的坑,我也能挖出寶來!

漫畫 | 就算這是別人挖過的坑,我也能挖出寶來!

(這是 Sheldon 的第 114 篇漫畫,所有圖片大約 3.3 MB。)

漫畫 | 就算這是別人挖過的坑,我也能挖出寶來!

最近網上流傳著這樣一種說法:粒子物理學已經發展到頭了,能挖的寶都已經被人挖光了。事實真的是這樣嗎?

今天,我們就來講一箇中國科學家在粒子物理學領域搶先挖到寶的故事。要想把故事講清楚,咱們還得從萬物的組成說起。

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世間萬物由什麼組成?原子!

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原子由什麼組成?原子核和電子

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原子核由什麼組成?中子和質子。

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質子和中子又由什麼組成?夸克!

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到了這一步以後,

粒子就不能再往下分了。

所以,

電子夸克都屬於人類已知的,

組成物質的“最小單元”。

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當然,

這樣的“最小單元”還有很多,

如果把它們都畫出來,

足足能排滿一塊黑板。

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在這張圖上,

每個小球就代表一種,

組成這個世界的基本粒子

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都聽過吧,

天天唸叨它們,

所以沒啥新鮮的。

不過,

有些個小子不太常見,

比如說,

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它們是這群粒子中,

最不愛湊熱鬧的幾個,

幾乎不跟其它粒子發生反應。

並且,

在標準模型裡,

中微子沒有質量。

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自 70 年代開始,

標準模型通過了全世界

無數次物理實驗的嚴苛考驗,

它簡直說啥是啥,指哪打哪,

從未失手。

然而,

歷史的經驗告訴人們,

再 NB 的模型,也不是萬能的,

理論總有適用範圍。

就像曾經輝煌的牛頓時空觀,

最終被光速不變的實驗結果打臉一樣,

標準模型終於也有露出破綻的內天。

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1998 年,

由日本物理學家小柴昌俊帶隊的

超級神岡探測器,

一不留神發現了一個奇怪的現象,

中微子振盪

這個振盪究竟是個啥操作,

我們暫且不嘮,

但它碰巧證明了一件事:

中微子有質量!

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在物理學裡,

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不管標準模型的預言應驗了多少回,

但那是好漢當年勇,咱都不提了,

只要說錯一次,

甭管您是誰,麻煩您靠邊讓出 C 位。

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於是,

閃耀了 20 年的無敵光環被打破,

標準模型走下了“神壇”。

理論出了毛病,按說是個鬧心事吧,

但科學家可不這麼想,

物理世界有個神奇的現象,

越是 NB 理論出事,

物理學家心裡反而越美。

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認知出現盲區,

說明真相有待探索,

骨灰級理論穿幫,

往往能催生一場物理革命。

換句話說,

中微子出軌這事,

說明我們腳下有金礦!

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誰先挖著算誰的,

保不齊就換個諾貝爾獎啥的。

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有金子誰不惦記?

你以為就你一人財迷?

別人都跟那傻愣著?想的美!

這不,一聽說有金子,

三支專業挖寶隊迅速趕到現場,

他們是:

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全都是老油條,

經驗豐富,

裝備精良,

一個個虎視眈眈。

說起來,這件事中國隊真不好弄,

就連帶隊的科學家也直犯嘀咕。

因為關於中微子的探測,

咱壓根就沒幹過,

一沒經驗,二沒裝備,第三還差錢。

差多少?

2003 年的 1.7 個億!

這咋跟人家 PK ?

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而且挖寶這事,

往少了說幾年,

往多了說幾十年,

大把大把燒錢還搭工夫,

我們隊實力不擠,

傻呵呵的衝上去不是

給人打了醬油麼……

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但是啥話都得兩說,

明知道寶藏就在腳下,

眼睜睜看著別人挖走,

自己跟邊上愣著啥也沒幹,

那也太憋屈了吧。

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你要知道,

當年超級神岡探測器還沒建造之前,

小柴是先找過咱們的,

他想跟咱搭夥,

看能不能一塊整?

可那會,

我們就因為怕這怕那沒敢幹,

結果小柴桑沒招只好一人上了,

結果他們接連測出各種中微子現象,

兜裡連揣了倆諾貝爾獎。

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這就跟電影裡說的一樣一樣的:

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人生的遺憾莫過於此啊!

今這事明擺著是個大好機會,

難道咱又要主動放棄不成?

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中國隊隊長一拍大腿,

老外 NB 歸 NB ,

咱認慫可不行!

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於是,

2006 年,

中科院批准了 5 千萬元前期資金,

大亞灣核反應堆中微子探測項目終於啟動了。

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我們的目標是,

搶在別家挖寶隊之前,

率先測出中微子振盪的第三個參數。

這個實驗的原理是這樣的:

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整個過程中,

為了防止宇宙射線的干擾,

試驗要在深山中進行。

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原理說起來挺容易,

幹起來那真是:

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首先,

閃光液裡又得加東西,

又得倍兒乾淨,

不乾淨就看不清哪裡有閃光。

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就這一件事,

中科院高能所的科學家折騰了老長時間,

試過 N 種辦法才最終搞定。

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其次,P 管這東西,

當時只有日本能生產,

但問題是太貴!

所以沒招,

我們只好硬著頭皮讓合作者出錢買。

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老這麼花錢給別人賺也不是辦法啊!

買完以後又過了幾年,

高能所和國內企業最終搞定了這個難題,

2015 以後的實驗全都用國產P管,

再也不用進口啦!

在挖寶競賽過程中,

本來日本隊實力最強,

但誰知道半路不幸遭遇地震,

把設備給震壞了,

進度落後了一整圈,

這可以說是中國隊的運氣。

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在最後衝刺階段,

為了節省時間,

中國隊做出了一個賊大膽的戰術調整:

8個探測器差倆沒裝好,

那倆不要了,6個先整!

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2012 年 3 月,

經過 6 年的艱苦奮鬥,

中國隊最終趕在其他隊伍之前,

率先公佈實驗結果。

當時,

所有人都傻眼了,

誰能想到,

一幫老油條讓一新手給虐了!

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無疑,

這是一個比肩超級神岡的成就。

中國挖寶隊一戰成名,

昨天還是新手,

今天就已經躋身粒子物理世界一線明星夢之隊。

2016年,

大亞灣中微子探測項目

獲得國家自然科學一等獎。

中微子一振盪,

標準模型瞬間成了過氣網紅。

然而,

目前還沒有其他模型能夠佔領C位,

頂替它的位置。也就是說,

我們腳下(至少在中微子問題上)

必定還埋著人類還沒挖到的知識寶藏。

未來,

我們祝願中國挖寶隊能夠再次大顯身手,

揭開微觀世界基礎物理的全新篇章!

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策劃:吳歐 | 繪製:Mirror

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注1:我們說的中國隊是指由中國大陸科學家主導的實驗團隊,其中還有來自中國臺灣、美國、捷克的科學家。

注2:關於上世紀70年代中日之間可能開展的中微子實驗合作,科學家指出,大家不用太往心裡去。因為就算那個時候利用中國大山多的優勢,把實驗地點放在中國國內,其中的主要科學實驗也不一定能夠由當時的中國科學家完全主導。我們當時的底子確實太薄弱了。

注3:2006年測算出的大亞灣反應堆中微子實驗的總經費大約是2.4億元人民幣。

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