从地下探索天上: 中微子、宇宙论、方励之的梦想

从地下探索天上: 中微子、宇宙论、方励之的梦想

 

标签：中微子宇宙小柴昌俊诺贝尔物理奖神冈实验

“常会觉得自己只不过是一个中微子，知识份子就像宇宙中的中微子，是微不足道的，但只要有很小的质量，宇宙的命运也就决定于这些不足道者。”     ---方励之
 

“基本粒子或宇宙等相关研究虽然没有直接功用，但可带来梦想。” --------江崎玲于奈(1973年诺贝尔物理奖)

 

　　东京大学名誉教授小柴昌俊获得2002年诺贝尔物理奖并不意外，因为他得过日
本国民的最高荣誉──文化勋章，之前又得到科学界大奖──以色列的沃尔夫奖，早被认为离诺贝尔奖只差一步。
 

　　从前人们观测星空，只能使用天文望远镜，利用可见光、无线电波来探索宇宙和天体之谜。小柴昌俊利用设置于岐阜县神冈町矿山地下的实验设备，侦测到来自遥远星空的中微子，得以藉之研究天体物理，开拓了“中微子天文学”的领域，他的学生户冢洋二着书《从地下探索天上的奥秘》，回顾了他们从基本粒子研究转向探索宇宙物理的历程。
 

　　中微子仅参与弱交互作用，与普通物质不产生反应，在宇宙中穿行无阻，难以被侦测，被视做基本粒子族群中的“隐身人”，长久以来，认为中微子的质量为零。物理学家研究宇宙的演变，发现目前观测到的宇宙物质密度，与理论不合，似乎有些东西从宇宙中消失了，于是寻找暗物质（指隐形不见），就成为天文学的大课题。自大爆炸宇宙创生后，中微子即布满于太空中，中微子的质量虽然微

乎其微，但只要不是零，就是暗物质的“最佳人选”，其质量的大小对宇宙演化和物理学的大统一理论有重大意义。
 

　　最初，神冈实验的设计是为了观测质子的衰变，必须排除来自其他辐射杂讯的干扰，而深入地下一公里。小柴的团队花了两年没有找到质子衰变的迹象，于是转移目标，又花了两年改善仪器灵敏度，准备观测来自太阳内部核融合反应的中微子。一九八七年二月，设备完成改善并运转，一位天文学家朋友送来传真“大麦哲伦星云内发生超新星爆炸，你们有看到吗？”，这次超新星爆炸，在十六万光年之外，人生百年难得一见，根据理论会放出大量高能量中微子，他们取出实验记录磁带送回东京大学分析，证实在十秒间共观测到来自超新星的十一个中微子。当时，小柴再过一个月就要由东大退休了。神冈设施也意外地变身为“中微子天文观测站”，吸引了国外的支持合作。

    “捕捉到中微子，有什么用?”他说:“没有用。没用的研究也是重要的。只要能增加人类的共通知识和智慧财产，我想也是好的。”神冈的后续研究，也证实了中微子质量不为零，将“极小”的基本粒子与“极大”的宇宙论研究相连在一起。小柴的接棒人也已在诺贝尔奖的候选名单上。

　　小柴常对学生提示两件事：其一，“我们是用国民纳税的血汗钱来追求我们的梦想，买仪器时要努力省钱，不可依生意人所开的价格。”得奖后，他特别感谢滨松公司，当年为制造实验所需的大型光电子倍增管而赔了三亿日圆。其二，“想成为研究者，先要随时抱着三、四个有希望的‘研究鸟蛋’，机缘成熟时，该会有鸟破壳飞出吧。”好好把握，幸运会来拜访有准备的人。
 

　　大学时代，小柴必须打工维持家中生计，很少去上课，他在去年东大毕业典礼中应邀致词时，特意展示他的“烂成绩单”。他说：“成绩单不是未来人生的保证”。

　　记者问他何以能得到诺贝尔奖，小柴回答：“白天专心做研究，回家后看水户黄门（指为民除害的德川光国，日本的包青天）电视剧。”记者再问：“为什么爱看水户黄门?”小柴说：“看到坏家伙被好人抓起来，就觉得很开心。”
 

　　中微子也曾译为微中子，当年方励之在中国大陆说过：“常会觉得自己只不过是一个中微子，知识份子就像宇宙中的中微子，是微不足道的，但只要有很小的质量，宇宙的命运也就决定于这些不足道者。”今天，他的同行们已证实中微子具有微小的质量，他对中国知识份子的期盼是否也有实现之日？