2018年3月，俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所（Joint Institute for Nuclear Research of Dubna）公布了2017年度的Pontecorvo Prize評選結(jié)果：意大利理論物理學(xué)家Gialuigi Fogli和Eligio Lisi獲獎，以表彰他們開創(chuàng)性地發(fā)展了中微子振蕩實驗數(shù)據(jù)的整體擬合（global fit）技術(shù)，并在直接測量得以實現(xiàn)之前初步預(yù)言了最小的中微子混合角theta(13)的大小。

　　Fogli和Lisi帶領(lǐng)的研究團隊從1990年代初就開始嘗試將當(dāng)時的各種中微子振蕩實驗數(shù)據(jù)結(jié)合在一起進行系統(tǒng)地分析，目的在于提取相關(guān)的振蕩參數(shù)，即中微子質(zhì)量平方差和混合角。由于那時的實驗數(shù)據(jù)相當(dāng)粗糙，可謂魚龍混雜，因此他們的分析也在標(biāo)準(zhǔn)三代中微子的框架內(nèi)做了一些簡化和近似，比如假設(shè)最小的中微子混合角為零，以及CP對稱性守恒。盡管當(dāng)時獨立分析太陽中微子實驗數(shù)據(jù)的課題組有好幾家，但Fogli和Lisi團隊是第一家把太陽中微子、大氣中微子以及短基線反應(yīng)堆中微子實驗數(shù)據(jù)整合起來做擬合分析的。

　　眾所周知，中微子振蕩實驗的歷史轉(zhuǎn)折點是1998年夏天公布的日本超級神岡實驗結(jié)果。該實驗一方面以模型無關(guān)的方式確認(rèn)了大氣中微子振蕩的存在以及確定了相應(yīng)的大混合角，另一方面也表明太陽中微子失蹤之謎的答案應(yīng)該也是大混合角的振蕩行為（但無法判斷是真空振蕩還是物質(zhì)效應(yīng)為主的振蕩）。幾年后的加拿大SNO實驗和日本KamLAND實驗確認(rèn)了B-8太陽中微子的“味”轉(zhuǎn)化是由大角真空混合與物質(zhì)效應(yīng)所導(dǎo)致的。

　　到了2003年前后，全世界的中微子物理學(xué)家都將目光投向了當(dāng)時尚未可知的第三個中微子混合角theta(13)，于是新一代的反應(yīng)堆中微子實驗也應(yīng)運而生，其中包括中國的大亞灣實驗、韓國的RENO實驗和法國的Double Chooz實驗。問題的關(guān)鍵在于，theta(13)角到底有多大，才可能被這一輪反應(yīng)堆實驗探測到？以中美科學(xué)家為主體的大亞灣國際合作組設(shè)計的實驗精度達到了對theta(13) = 3° 敏感的歷史性精度，但理論物理學(xué)家對此卻沒有令人信服的預(yù)言。

　　2008年4月中旬，在中微子學(xué)界頗有名氣的威尼斯會議召開，F(xiàn)ogli教授應(yīng)邀作了關(guān)于中微子振蕩實驗數(shù)據(jù)整體擬合的報告，而我本人也恰好是本次會議的邀請報告人，當(dāng)場聆聽了他的演講。Fogli在他的報告中指出，他們的最新擬合結(jié)果表明，theta(13)在一個標(biāo)準(zhǔn)偏差的置信度下不等于零，其中心值約為7.3°。我對這個結(jié)果很感興趣，立即問也坐在聽眾席的Lisi教授：這樣的初步分析結(jié)果值不值得當(dāng)真？他笑了，說畢竟只有一個標(biāo)準(zhǔn)偏差，但誰知道呢！

　　威尼斯會議結(jié)束之后，我馬上撰寫了一篇短文，提出了一種新的中微子混合模式，大膽地預(yù)言theta(13)混合角的數(shù)值約為8.4°，然后將論文投給了美國物理學(xué)會主辦的《物理評論D》期刊。不久這篇短文就在該期刊的通訊（Rapid Communication）欄目發(fā)表了，盡管我所做的預(yù)言是一種純粹唯象學(xué)意義上的推測，但它卻反映了我當(dāng)時的基本態(tài)度：既然沒有任何強有力的理論理由表明theta(13)等于零，那么它也許不應(yīng)該太小。

　　2008年6月，F(xiàn)ogli和Lisi課題組將他們在威尼斯會議上報告的分析結(jié)果正式整理成文，題目是“Hints of theta(13)>0 from global neutrino data analysis”（中微子實驗數(shù)據(jù)整體分析所給出的關(guān)于theta(13)>0的跡象）。該論文發(fā)表在10月初的《物理評論快報》上，至今已經(jīng)被引用300余次。

　　2008年7月底至8月初，國際高能物理學(xué)界的盛會ICHEP2008在美國費城召開，我應(yīng)邀作了關(guān)于中微子理論的大會綜述報告，并在報告中強調(diào)了Fogli和Lisi團隊的整體擬合結(jié)果，見上圖。我隨后在演講中又自問了兩個重要問題：

　　----“What is the value of theta(13)？It must be small。But how small is small？”（theta(13)的數(shù)值是多少？它一定很小，但多小才算小呢？）

　　----“Reactor and accelerator neutrino oscillation experiments can answer，but can they answer before a global fit yields a definite prediction？”（基于反應(yīng)堆和加速器的中微子振蕩實驗可以回答這個問題，但是它們能在整體擬合分析做出確定預(yù)言之前回答嗎？）

　　然后我進一步舉例指出，1995年以前針對各種電弱精確測量結(jié)果的整體擬合就預(yù)言了頂夸克的質(zhì)量大致在175 GeV附近，結(jié)果美國費米實驗室后來的直接測量證實了這一點。所以，我們也必須認(rèn)真對待有關(guān)中微子振蕩實驗數(shù)據(jù)的整體擬合分析所給出的暗示。

　　2011年秋天，F(xiàn)ogli和Lisi團隊在《物理評論D》期刊上重新發(fā)表了一篇論文，題目與2008年的文章題目只有一字之差：“hints”（跡象）換成了“evidence”（證據(jù)），置信度由當(dāng)初的一個標(biāo)準(zhǔn)偏差提高到三個標(biāo)準(zhǔn)偏差左右。他們之所以得到這樣的結(jié)果，是因為考慮了當(dāng)時的日本T2K實驗和美國MINOS實驗的數(shù)據(jù)，這兩個基于加速器的中微子振蕩實驗都暗示了最小的中微子混合角theta(13)很可能沒有很多人想象的那么小。

　　一錘定音的時刻終于在2012年3月8日來臨。這一天，大亞灣國際合作組的中方發(fā)言人王貽芳教授向全世界宣布，大亞灣實驗以5.2個標(biāo)準(zhǔn)偏差的置信度發(fā)現(xiàn)了短基線反應(yīng)堆中微子振蕩現(xiàn)象，并令人信服地測得最小中微子混合角theta(13)的數(shù)值：8.8°。我當(dāng)年最擔(dān)心的局面終于沒有出現(xiàn)：大亞灣實驗還是搶在了整體擬合分析和其他競爭對手之前完成了一次具有里程碑意義的測量。一個月之后，韓國的RENO合作組也宣布了他們的測量結(jié)果，比大亞灣實驗低了0.4個標(biāo)準(zhǔn)偏差，盡管他們的實驗取數(shù)比大亞灣合作組的取數(shù)早了好幾個月！

　　據(jù)說Fogli和Lisi課題組在大亞灣實驗結(jié)果公布以后，曾寫信給大亞灣合作組要求我們引用他們的整體擬合文章。由于直接實驗測量原則上并不受理論模型和整體擬合分析的影響，他們的訴求沒有得到響應(yīng)。

　　2016年，王貽芳教授以及RENO合作組的發(fā)言人金蘇邦（Soo Bong Kim）和T2K合作組的負(fù)責(zé)人西川公一郎（Koichiro Nishikawa）一起榮獲了Pontecorvo獎，以表彰他們?yōu)樾乱淮磻?yīng)堆和加速器中微子振蕩實驗所做出的杰出貢獻。而一年后，這一中微子物理學(xué)界的重要獎項終于承認(rèn)了理論物理學(xué)家Fogli和Lisi的整體擬合工作，可喜可賀！

（本文作者：邢志忠，中科院高能物理研究所研究員）