位于北京石景山區(qū)玉泉路的中國科學院高能物理研究所，與中國科學院大學共享一個院子。這里看上去十分安靜，整潔，有一種象牙塔的感覺。

　　蝌蚪君在主樓見到中微子專家，亞太物理學會楊振寧獎得主曹俊研究員的時候，他剛剛送走了來中國做學術報告的一位美國客人。這個美國客人是美國物理學會的前任主席，引力波探測項目LIGO以前的負責人。

　　蝌蚪君對曹俊的獨家專訪就緊鑼密鼓地開始了，采訪問題主要集中在中微子物理的相關領域。

　　中微子，不是電磁波，它是一種不帶電的，可以輕易穿過地球的小粒子，它在飛行過程中還會不斷變身——猶如川劇的“變臉”，在物理學的術語里，這被稱為中微子振蕩。

　　這么高冷的概念，在大眾文化圈屬于冷門，于是我們的話題從最近流行的科幻小說《三體》談起。

　　《三體》中的中微子通訊可以實現(xiàn)嗎？

　　曹俊老師告訴蝌蚪君，他也看過《三體》這部科幻小說，書中提到用中微子或者引力波來進行通訊是未來世界的兩大通訊技術。

　　“我剛才就問了那個美國物理學家，他以前在加州理工大學做引力波探測的（這位美國物理學家是電影《星際穿越》的學術編劇基普.索恩的同事，后者也是研究引力波探測的），我問他象《三體》中描述的引力波通訊的難度到底有多大？對方干脆利落地回答：不行?！辈芸≌f。

　　“是的，需要恒星級別的能量來發(fā)射引力波！”蝌蚪君說，“那么換個話題，假設馬航的飛機掉進了太平洋，如果它能發(fā)射中微子的話，我們在全球各地的中微子探測器都能接受到馬航失蹤的飛機從海底發(fā)出來的中微子，那么我們是不是能夠定位這架失蹤的飛機？”

　　“科幻上來說，這是可以的，但在現(xiàn)實中也很困難，因為飛機上不可能有那么強的中微子源，現(xiàn)在的中微子源一般是由核反應堆，太陽這樣的恒星，超新星或者高能宇宙射線產生的，在飛機上都不太可能實現(xiàn)這樣大能量的中微子源。”曹俊說。

　　“我看過您寫的科普文章，介紹說美國的費米實驗室曾經做過短距離的中微子通訊實驗。他們是如何調制信號的？”蝌蚪君追問道。

　　“他們是用高能的質子束打靶，這個過程能產生中微子。因為質子束流是帶電的，容易被控制，可以開啟與關閉，這樣就可以控制中微子的發(fā)射與中止?！辈芸〗忉尩馈?/p>

　　“也相當于2進制的編碼，開關信號？”蝌蚪君說。

　　“是的！”曹俊說。

　　因此，可以看出，要實現(xiàn)《三體》中的中微子通訊，最小規(guī)模的中微子源可能就是需要一臺高能加速器。

　　中微子幾乎與光跑的一樣快，但它是有質量的

　　日本物理學家小柴昌俊因為在1987年探測到16萬光年之外的“禮物”——超新星發(fā)射的中微子而獲得2002年的諾貝爾物理獎。超新星中微子是一種類似“天外飛仙”的罕見事物，在人類短暫的歷史上只能守株待兔地等待它的爆發(fā)，這有點靠天吃飯的感覺。所以，很多國家都在研究由核電站或者高能加速器所產生的中微子。對中微子的研究已經把物理學帶進了一個新的領域，這個新領域與傳統(tǒng)的光與電的世界已經很不相同——中微子物理具有強烈的相對論與量子力學的色彩。最近科學上的大新聞之一是曾有意大利科學家宣布中微子是超光速的（后來才發(fā)現(xiàn)是實驗出錯了）。那么，中微子到底是不是以光速運動呢？

　　曹俊介紹說，當年小柴昌俊他們的研究組在日本神岡的實驗也沒有測出中微子的速度與光速到底有多少差別。在16萬光年的距離上，超新星發(fā)出的中微子與光子幾乎是同時到達地球的，這說明中微子的速度很接近光速。這個超新星發(fā)出的中微子比光反而還早到3小時，不過這是因為超新星爆發(fā)時先發(fā)出中微子，然后才點燃整個星體，發(fā)出光信號。根據狹義相對論，一個無質量的粒子可以跑得與光一樣快，所以，從與光速的比較上來看，中微子的質量如果不是零的話，也應該是非常非常接近于零的——至少在16萬光年的距離上，我們是分辨不出它的速度到底與光速差多少。

　　“可是，小柴昌俊后來領導的超級神岡的中微子實驗發(fā)現(xiàn)了太陽中微子是振蕩的，這等價于說中微子是有質量的？”蝌蚪君問道。

　　“是的，根據量子力學，3種不同類型的中微子相互轉化，這說明中微子有質量。但這個質量很小，所以中微子還是以非常接近光速的速度運動?！辈芸≌f。

　　中微子的質量與李政道楊振寧的關系

　　在半個多世紀以前，1956年，來自中國的年輕物理學家李政道與楊振寧檢查了大量的實驗結果后，提出了一個大膽的設想，這個設想表明在與放射性衰變相關的微觀世界，左與右是不對稱的。在同年，由女物理學家吳健雄組織的物理實驗證實了李楊的猜想：在有中微子產生出來的場合，左右是不對稱的。1957年，李政道與楊振寧得到了諾貝爾物理學獎。

　　“那既然中微子有質量，總可以找到一個比它的速度更快的參考系，在這個參考系里看，中微子是反向運動的，它的螺旋度也就反向了？因此存在右手的中微子？”蝌蚪君問。

　　“是的！”曹俊說。

　　“那這與李政道與楊振寧當年關于右手中微子是不存在的結論是矛盾的？”蝌蚪君好奇地問。

　　“李政道與楊振寧當年只是說左手中微子和右手中微子可以不一樣多，但沒有說右手中微子是不存在的。當然，后來他們又做了一個理論，說右手中微子不存在。”曹俊解釋道。

　　大亞灣中微子實驗已經取得重要成果

　　曹俊自2003底開始從事大亞灣反應堆中微子實驗研究，先后負責物理與軟件系統(tǒng)和中心探測器的概念設計與工程設計，2013年起擔任大亞灣實驗的負責人，按國際慣例，叫“發(fā)言人”。2012年3 月，時任大亞灣發(fā)言人的高能所所長王貽芳代表大亞灣國際合作組公布了中微子的θ13的數值，這是在中國本土首次測到的基本物理學參數。當天，諾貝爾獎得主李政道發(fā)來賀電，稱“這是物理學一個有基礎重要性的成就”。

　　中微子分為3種，分別是電子中微子，繆子中微子與陶子中微子。它們在飛行過程中會不斷地相互轉化，θ13就是刻畫這種“變臉”的概率。這一數據很小，但在大亞灣中微子實驗中被精確測定。

　　“與韓國等國的中微子實驗相比，大亞灣實驗，除了反應堆的功率比它們大，周圍山體對宇宙射線的屏蔽比較好，還有什么有利因素促使大亞灣實驗的成功？”蝌蚪君問。

　　“除了你方才提到的兩個因素，還有就是我們實驗設計上就比他們精密。另外跟國際聲望也有關系，韓國一直沒有爭取到國際合作者，大亞灣拿到了美國能源部等的資金，我們的人才也更多一些，一共有200多人參與了這個項目，韓國團隊總共才30多人?！辈芸≌f。

　　江門中微子實驗也在廣東省建設

　　江門中微子實驗（JUNO）2015年1月10日在廣東省江門市舉行了建設啟動儀式，已經完成前期的征地工作，準備挖掘隧道到地下700米深處。這一中微子探測地點離陽江核電站與臺山核電站的距離都是53公里（這個距離是通過振蕩幾率可以算出來的，是反應堆中微子振蕩最大的一個地點），所以構成了一個等腰三角形。整個項目投資約為20億元。

　　江門中微子的物理目標之一是測量出3種中微子的質量順序，通俗地說，就好像是有3個蚊子，體重誰輕誰重，想要用物理實驗測出來。

　　“希格斯機制能賦予中微子質量嗎？”蝌蚪君問。

　　“可以啊?！辈芸≌f。

　　“那這個機制不能預測3種中微子的質量大小？”蝌蚪君懵懂地問。

　　“不能。在粒子物理中所有粒子的質量在理論上都是自由參數。”曹俊說。

　　“探測中微子用的光電倍增管是這個項目的核心硬件技術吧？”蝌蚪君問。

　　“是的。我們用的中微子是從核反應堆里出來的，它打到液體閃爍體上，液體閃爍體會發(fā)光，我們就用光電倍增管探測這個光。目前我們也正在與一些企業(yè)合作設計開發(fā)這種大型的光電倍增管。我們提供了概念設計，自己擁有這個發(fā)明專利?！辈芸≌f。

　　“你們用的液體閃爍體是一種帶有苯環(huán)的有機物？”蝌蚪君問。

　　“是的，有些實驗用純水，靠的是中微子打到水里產生的切倫科夫光，我們用這個有機物，靠的是有機物分子能級的激發(fā)，是熒光的發(fā)射?！辈芸〗忉尩馈?/p>

　　江門中微子實驗的遠景

　　江門中微子實驗預期在2020年開始采集核電站反應堆的中微子數據進行物理分析。因為現(xiàn)在還沒有采集到數據，所以未來會發(fā)現(xiàn)什么新的物理還沒有定論。

　　“如果測出了這3種中微子的質量順序，或者萬一測到了第4種中微子，那是不是可以得諾貝爾獎？”蝌蚪君問得有點陷入了俗套。

　　“ 我們目前意料中的實驗結果，應該都不太可能得諾貝爾獎。你也知道，所有諾貝爾獎都是出人意料的，都是不可預測的——所以才產生了新的物理。你看小柴昌俊的實驗，本來是想要測質子衰變的，結果卻測到了超新星爆發(fā)的中微子，這就是當時誰也沒有預料到的，所以得了諾貝爾獎?！辈芸≌f。

　　采訪接近尾聲，曹俊告訴蝌蚪君，做中微子的物理實驗目前主要是為了解釋一些基礎的物理問題；同時中微子也可以告訴我們地球內部的放射性元素衰變數量，從而判定地球內部的演化模型；也可以告訴我們恒星以及遙遠的超新星內部的物理規(guī)律；而且因為中微子在宇宙中象光子一樣多，如果知道了它的質量，就可以估計出宇宙中中微子的總質量，也可以評估它對宇宙演化的作用。蝌蚪君很關心中微子的現(xiàn)實應用，作為嚴謹的科學家的曹俊也開始暢想起來，他說：“也許以后海底的核潛艇可以發(fā)射出定向的中微子束流，來與地面指揮部進行通訊，不過要等加速器技術有革命性突破以后才有可能?！?/p>

　　讓我們期待江門中微子實驗在大亞灣中微子實驗的基礎上再次取得新的圓滿成功，在科學上與現(xiàn)實中都帶來一場新革命！