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从“藏在南极的中微子‘捕手’”发现中微子来看我国基础理论研 精选

已有 5191 次阅读 2013-12-8 17:26 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记

2013125出版的科技日报第五版大篇幅地报道了我国在南极进行中微子探测取得的伟大成果,标题是,“藏在南极的中微子‘捕手’”。报道中提出共发现了28个高能中微子。认为这是1987年以来,科学家首次捕获到来自太阳系外的中微子。并提到项目的参加者,(澳)阿德莱德大学的加里·希尔博士称:“这是我们发现的第一个坚实证据,证明我们探测到来自太阳系以外‘宇宙加速器’的高能中微子。”

文中还介绍了加拿大萨德贝里中微子观测站这是安装在2100深镍矿开采矿井中的中微子观测站,迄今还在整理数据中;介绍的第二个大探测装置是日本的神冈探测器。这一探测器,位于歧阜县一个1000深砷矿井中。曾在19872月发现了大麦哲伦云中超新星爆发产生的中微子,这是人类首次探测到来自太阳系外天体产生的中微子为此,小柴昌俊获得了2002年诺贝尔物理学奖。

文中,还以“不得不说的大亚湾发现的中微子第三种震荡模式”的标题介绍了2003年提出建议,201112242012217首次观测到中微子的第三种震荡模式。

 

这引起我的回顾。

 

一,关于中微子的发现。我记得唐孝威院士在其自传式的书—《从原子弹到脑科学》中谈到的一事。书中介绍了“在1978年至1979年,唐孝威在联邦德国汉堡电子同步加速器中心工作期间,结识了一位也在这个中心工作的日本东京大学物理学家小柴昌俊教授。”两人当时都对寻找质子衰变的稀少事例很感兴趣,1979年唐孝威与小柴昌俊都回国了,经多次通信商议,提出合作实验方案,即共同建造大型水契伦柯夫探测装置(即中微子探测装置)的实验,认为,如果当时乐观的理论预言是正确的话,则每年可能探测到10个到30个质子衰变事例。中方负责在中国找山洞和深洞做实验室,及3000-5000吨纯水;日本负责提供用于契伦柯夫探测装置的1000个光电倍增管及相关的电子学设备,在中国开展实验。唐孝威随后向所长张文裕作了汇报,张文裕表示大力支持,并认为这是当代一流的重要实验。但是这一申请报告得不到有关领导部门的批准,最后不了了之。于是,小柴昌俊只能在日本神冈町建设这一大型水契伦柯夫探测装置。几年观测下来,证实了太阳丢失的中微子现象,证实“大气中微子振荡”,还探测到12个超新星中微子事例(见114页)。小柴昌俊为此获得了2002诺贝尔物理学奖。此事例说明,我们的科学家水平可以与世界一流相匹配,但是,我们的科学高层领导思想认识上不去,重要的实验也难以获得支持与通过。我们就这样地拒绝了诺贝尔奖。这是领导层决策的失误。

 

二,关于正电子的发现。书中谈到了的又一例。1927年,刚满25岁的赵忠尧考进了加州理工学院研究部,做1923年诺贝尔物理学奖获得者密立根教授的博士生,从事硬γ射线吸收系数测量及研究工作。在测定铅元素的吸收系数时,发现其数值比用克莱因-仁科公式计算的结果高出约40%,他旋即把他的发现整理成文,在1930515的《美国科学院通报》上发表了。19309月,赵在研究射线与元素相互作用物理机制时又发现,与反常吸收相伴随的还有一种特殊的辐射现象,他将这种辐射称为“特殊辐射”,并在美国《物理评论》上发表了。

这一成果引起同学安德森的注意,安德森对此做了进一步研究,于1932年发现了正电子,解释了“反常吸收”现象“实际上是γ射线在物质中产生正负电子对的效应;而“特殊辐射”则是正负电子对的湮灭辐射(见129页)。深化了对赵忠尧两次重大发现的认识。为此,安德森获得了1936年诺贝尔物理学奖。我们的书上则讲,“公允地讲,赵忠尧是最早观测到正负电子对产生和正负电子对的湮灭的物理学家。”科学家们肯定了赵忠尧在正负电子对产生与湮灭方面做出了重大贡献,但是,发现正电子的功绩还是归为安德森。今天,我们回顾起来,要问一问,赵忠尧与安德森同为密立根的博士研究生,同样研究这一异常现象的产生机制,为什么赵忠尧没有深入一步呢?是不是缺了点什么?

我看没有对这一异常现象进一步深入钻研下去的原因,可能有很多,但是中国的文化背景是不是有着重要的影响。如对中医学,地质学研究,注重现象的归纳而不去深入研究现象产生的机制。看一看我们的今天,物质条件很好,但在基础研究与应用基础研究中不重视机制问题研究的现象比比皆是,这可能是与我们的文化背景有关,

今天,我们要想得到诺贝尔奖,要为中国发展、世界发展、人类发展做出重要贡献,就应从以上两例中汲取经验与教训,深化中国的科技管理工作及科技工作存在问题的反思。

三,关于我国的科技体制改革。我们一贯地强调与重视体制改革,可是现在反而是越改越乱,科研单位变得简直不像是科研单位了,不知道自己是做什么的了!有的科研单位领导公开扬言,科研人员就是要给所挣钱,挣得越多越好;许多科研单位抓科研工作就是两条:刊出多少篇SCI文章,经费花掉多少?花掉越多,完成投资百分比越高越受表彰。(我当然不是反对研究所要有充足的经费,但是不能是成为极力追求的主要目的)。现在各部门很少花大力气去认真抓成果,抓出高水平的成果,抓成果的转化。相反,上报成果时则是注重有轰动效应的亮点成果,通过“集成创新”大拼凑,弄虚做假,夸大其词。完全是一套行政化的管理!

最近我参加了国家及部省重点实验室联盟学术委员会会议。原来国家重点实验室,首先也是一年发表多少篇文章,一年收入经费多少,房屋面积达标没有,装备了什么重大的技术设备,开了多少次学术会,而重大科学成果呢?罗列了一堆,对重大科技进展与贡献没有分析评述,更谈不到研究中发现了什么新问题。由于达到上级的标准就可得到大笔活动费用,使各实验室趋之若鹜!

 

别再用行政办法指挥科技工作了,要保护中国的科技事业与科技人才吧!

 

以上想法也许是片面的,但是,我希望改革变好是一片忠心,不当之处,欢迎网友指教。

 



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