態℃ |未來科學大獎得主陸錦標：在正確的時間站在正確的地方

出品 | 本站科技《態℃》欄目組（公衆號：tech_163）

2019年9月7日，2019未來科學大獎獲獎名單正式公佈，其中「物質科學獎」頒予王貽芳、陸錦標兩位科學家。王貽芳和陸錦標領導的大亞灣中微子實驗合作組，在中國廣東大亞灣核電站附近首次發現了一種新的中微子振盪模式，精確測量了它們由於振盪現象而引起的消失概率。這個發現，是全世界高能物理學家們十幾年來夢想着能做到的事情。

有鑑於此，2019未來科學大獎將「物質科學獎」頒給王貽芳和陸錦標，評語爲：實驗發現第三種中微子振盪模式，爲超出標準模型的新物理研究，特別是解釋宇宙中物質與反物質不對稱性提供了可能。

在獲獎當日下午3點30分，陸錦標教授接受了本站科技記者與未來論壇青創聯盟成員、青年科學家蘇萌的聯合採訪。

「在正確的時間站在正確的地方」

「未來科學大獎」是中國首個由科學家羣體和企業家羣體共同發起的科學獎項，它獎勵的科研成果，要求具備這樣幾個條件：在大中華地區完成、在國際學界具有影響力、原創性，並且該成果已經經過相對長時間的檢驗；對獲獎者的國籍、性別和年齡不設限。該獎2016年設立，2019年是第四屆。頒獎儀式將在11月份舉行。

陸錦標教授首先引用牛頓的話來表達自己的獲獎感受。牛頓是歷史上最偉大的科學家之一。牛頓曾說過，他覺得自己就像一個在海灘上的小孩子，不時地爲拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞，但展現在他面前的是完全未探明的真理之海。

陸錦標教授對此深有同感。他與王貽芳領導的團隊發現了第三種中微子振盪模式，精確地確定了第三種振盪模式的振盪機率，測定了中微子相互振盪的3個混合角中的最後一個角θ13。這個巨大的發現，表明中微子有可能破壞宇稱與正反粒子聯合對稱性（CP）。CP破壞在理解粒子層次結構及其相互作用性質方面非常重要，而且在解釋宇宙以正物質（而非反物質）爲主這一事實也是十分必要的。

對於自己的研究工作，陸錦標教授認爲，自己就像是牛頓所說的那個在海灘上的小男孩，撿到了真理之海中一個小小的貝殼。但，陸錦標教授並不認爲自己的研究成果是幸運。他說，自己是「在正確的時間站在正確的地方，」他將會把部分獎金捐贈出去。

「最初我是懷疑中微子的」

其實，陸錦標並非最初就開始接觸中微子。

他於1976獲香港大學物理學學士學位，並隨後赴美深造；1983年，陸錦標獲得羅格斯大學物理學博士學位，之後又在華盛頓大學做了3年研究，1986年成爲費米實驗室的威爾遜硏究員，於1989年就職於加利福尼亞大學伯克利分校。

「我年輕的時候對中微子非常懷疑，因爲當時很多實驗都給出了錯誤的答案。直到九十年代，我纔對中微子感興趣：當時人類發現了中微子振盪，這在當時是最新的論證。」

到了2002年，正在參與日本神岡反中微子振盪研究的陸錦標，研究用不同的實驗方法去確定中微子混合角度θ13，他突然意識到用核反應堆獲取中微子是最佳方法，於是他開始跟進各地的核電站的能量和地理環境。

而王貽芳在回國前也是參與日本神岡反中微子實驗，由此陸錦標結識了王貽芳，兩人之間的合作開始，共同推動核反應堆中微子實驗。

陸錦標堅信，粒子物理學是物理學的一個重要分支，即使人們懷疑它能不能走到終點、也負擔不起越來越大的設施，它是不會消失。他向青年科學家們喊話：這是一個需要付出耐心的領域，有志於此的年輕人必須做好準備、考慮清楚自己的個性是否適合，現在這領域正走到一個十字路口上，沒有人知道何去何從，未來還有很長的路要走、但希望路上有充滿着令人「興奮」的東西。

「開頭是最難的」

合作研究中微子的道路並非是一帆風順。

「那時中國發展粒子物理的時間並不長，在世界上也不知名，人們對中國的瞭解不多，只知道北京的正負電子對撞機。」 陸錦標教授說，「但我發現大亞灣核電站是我做研究最好的地方，從現在回過頭去看，中國出現在正確的時間和正確的地點，用中文說，那時中國匯聚了‘天時地利人和’。」

「開發期是很難的，當時中國的粒子物理學在世界上並不出名，很多歐洲的同事都決定在自己的地方做實驗。」爲了讓實驗得以持續，陸錦標教授在中美兩國之間進行溝通。他說服了美國能源部，並在李政道等物理學家的大力協助下，中美兩國政府都樂意支持這項實驗。

他們不僅克服了這些難題，還靠着努力及良好的團隊合作，超過了法國和韓國的相關研究。「我們非常清楚我們必要知道θ13的大小，才能持續我們對中微子振盪的研究。那時，這是個很重大的問題，必須解決。我認爲，基本上中美兩國都是以此爲共同目標，這非常有利於推動這項合作。」

2012年3月8日，大亞灣實驗組公佈發現了第三種中微子振盪模式，並精確測量到其振盪概率；而韓國的結果比大亞灣晚了25天。

「在我們發現θ13不是零之後，它帶來新的研究機會。」陸錦標說，他正在研究中微子CP破壞，「我們將研究中微子振盪，將它與反中微子振盪進行比較。中微子和反中微子將有相同或不同的表現，要是不同，我們可以說他們在物質和反物質之間有不同行爲。」

他認爲，這是解釋爲什麼當前宇宙是由物質主導的關鍵因素。

以下爲採訪實錄：

問：陸教授，您好。再次恭喜您獲得2019未來科學大獎，非常感謝您接受我們的採訪。聽聞獲得今年未來科學大獎物質科學獎，您第一個想法和感受是什麼？ 此時此刻，您想要和誰分享這次獲獎的消息？在結束採訪後，您最想做什麼？

陸錦標：好的，首先，非常感謝您的採訪和祝賀。這對我來說是一份巨大的殊榮。我們先從第一個問題開始。讓我先提一下艾薩克·牛頓，大家應該知道牛頓是人類史上最偉大的物理學家之一。他說他好像一個在海邊玩耍的孩子，不時爲拾到比通常更光滑的石子或更美麗的貝殼而歡欣鼓舞。在我而言，我就是一個小男孩，在海洋中找到了一個小小的貝殼。我只是在正確的時間裡出現在正確的地點上，感到非常幸運，首先完成了這個實驗。

問：您起初是如何選擇中微子振盪作爲研究方向的？

陸錦標：這是一個好問題。我比較年輕的時候，也曾經對中微子物理學抱有質疑，因爲過去有很多中微子實驗，得出的是，你知道，後來認識到是錯誤的結果。然而，通過利用核能反應爐，我決定從事中微子實驗的研究，那時人們已發現了中微子振盪，這在那個時期算是個新事物，但依然有着諸多對它的質疑。幸運的是，當時一位日本同事提出了一個新實驗(KamLAND)，那是中微子歷史上一個非常重要的核反應堆中微子實驗，這實驗利用日本所有的核反應堆所產生的反中微子來證實中微子振盪。因此，我決定參加這個日本實驗，花更多時間研究中微子物理學，真正開啓我在這個領域的研究。

問：我很想知道您認爲首次探測到θ13震盪角對高能物理學的整體未來發展最重大的意義是什麼？

陸錦標：那是個歷史性的進步。因爲在KamLAND之後，人們開始思考未來的實驗方向，我那時也收到邀請加入一個新的日本實驗（現在我們稱它爲T2K）。不過那時，它有着不同的稱呼。 隨着這個日本實驗的話題出現，我決定參與其中。然而到了2002年，在我研究了不同的實驗方法去確定中微子混合角度θ13後，我意識到了核反應堆是最佳的方式。因此，到了2003年，我開始探索世界各地的核反應堆，看哪個地方最適合做不同的θ13實驗。因爲我是從香港來，我意識到大亞灣核電站是一個可以考慮的選擇。因此，在與香港的朋友進行了探索和討論後，我得出結論這確實是最好的選擇。這就是我如何啓動、設計這個實驗並與中國科學院高能物理研究所等合作單位的同事開始合作的過程。

順便說一下，王貽芳是位很好的負責人，在他回到中國前，我們就在KamLAND共事過，我們已經認識對方。這樣，我們的合作很自然就開始了，共同推動通過大亞灣核電站來進行實驗。

問：現在回看當時您決定跟中國開展合作是一個非常有遠見的決定，中國正在加強對基礎科學和大科學裝置的投入，尤其是您長期以來與中國物理學家合作？您的動力是什麼？您如何看待在中國發展高能物理學和基礎科學的機會？

陸錦標：起初非常艱難，因爲正如你所說，那時候中國相關學科發展的時間並不長，或者說在世界範圍內不是很突出。人們對中國的瞭解並不多，只知道北京的正負電子對撞機。正如我剛纔所說，在我調研了世界各地的核電站後，我相信大亞灣核電站將會是我理想的實驗設施。在中國有合適時間和地點，我突然想到了一句古話，中文叫「天時地利人和」。當我和香港的朋友提及時，我們意識到，這裡可以在我規劃的時間裡做出相關實驗。我剛纔說過，那時我已經認識了王教授和一些香港的物理學家。所以，我們自然而然就交流上了，說服他們考慮我的實驗提案。那時的中美關係發展良好，我用有關大亞灣實驗的好處說服了美國能源部。

後面也有不少物理學家爲我們提供了大量幫助和支持，我們成功地說服了中國政府支持這項試驗。我想提到另一位最重要的支持者是李政道教授。他在促使這項實驗在中國獲得批准方面發揮了非常關鍵的作用。

問：您剛提到，20年前中國在中微子物理學的基礎很薄弱，這方面的科學家很少。不過之前您與中國科學家合作十幾年之後，在對θ13的探測研究上取得了偉大的成果。那麼從這麼薄弱的基礎，到世界一流的重大的成就。您認爲，是哪些因素讓中國科學家與美國、歐洲等國際不同國家的科學家在這個實驗的合作如此成功？讓中國在這個領域迅速發展起來？

陸錦標：我認爲，最重要的驅動力是人們真正意識到測量θ13的重要性，因爲我在2003年提議這個實驗的時候，我們並不知道θ13的大小。我們非常清楚知道我們必須知道θ13的大小才能研究CP破缺，這關係到我們繼續對中微子振盪的研究。那時，這是個很重大的問題，必須解決。我認爲，基本上，中美兩國都是以此爲一致的共同目標, 這對於有效的推動這項合作很有幫助。

問：探測θ13是一個國際性的競爭，不僅是大亞灣在做中微子實驗，韓國、法國等國家也在做實驗。您如何贏得這個比賽？我們聽說韓國隊在你們公佈成果之後的一個月也發表了他們的結果，競爭非常激烈，是什麼讓您的團隊在這比賽中領先於他人呢？

陸錦標：這是個非常好的問題。我認爲我們成功發現θ13的原因是良好的團隊合作，因爲不是所有的合作都有共同目標。當我們的實驗還在推進的時候，我們已經瞭解到來自其他地區的強大競爭力，因此我們必須合作，克服所有阻礙我們在比賽中前進的障礙。

問：從您認爲大亞灣是個好機會做θ13實驗到取得最終結果的過程中，您必須組建團隊、說服合作方加入，與年輕的人共事，甚至是不同背景的年輕人。您提到過團隊合作十分重要，是贏得這場比賽的關鍵因素。因此，我們想知道您如何建立、組織好這樣成功的合作團隊？您對您的團隊有怎樣的評價呢?

陸錦標：的確，在開始的時候，並不容易；說實話，就像我剛纔提到的，在前期中國的粒子物理學在世界上並不突出。因此在初期，很多歐洲同事都有所顧慮，他們決定繼續做自己的實驗。我那時在美國，就像我剛提到的，美國能源部非常支持，他們也很快認識到這將會是一個快速推進並完成的實驗，理應得到支持，尤其是學術界也意識到了研究θ13的重要性，我們與同事解釋了各方面的理由，之後大家就決定合作。我們很感謝各地的研究機構和政府相關部門給我們的支持，儘管他們並不完全理解你所想要做的事情，但聽了別人給他們的講解，他們認同事情意義重大，因此他們也願意支持我們。

問：非常感謝您分享這些歷史，您覺得在這個長期的合作過程中遇到最困難的是什麼事情?

陸錦標：最困難的還是最初的時候，的確非常艱難。我們必須與兩個政府溝通，讓他們爲我們提供支持。

問：的確如此。大亞灣中微子實驗上您花了多年的心血，推進了領域內研究的進展。我相信，在大亞灣實驗成功後中微子探測領域有下一個階段的研究方向。您能否告訴我們，中國在這個您從事的領域有什麼新的機會嗎?

陸錦標：在我們發現θ13大於零後，它帶來了很多新的研究機遇，尤其是中微子物理學方面。我們嘗試理解所謂的中微子質量順序問題，這還是個開放性的問題。 隨着θ13不爲零，我們也能用核反應堆來解決那個問題。現在，中國同事們正開展新的實驗試圖解決這個問題。與此同時，我們也知道我們現在能研究關於中微子CP破壞的。我們將研究中微子振盪，並將它與反中微子振盪相比較。中微子和反中微子將會有相同或不同的表現。要是不同，我們可以說他們在物質和反物質之間有不同行爲。因此，這是解釋目前宇宙中物質占主導地位的關鍵所在。而現在，我正在研究中微子CP破壞。

問：嗯，好的。您還在與中國科學家合作並參與在中國開展的項目嗎?

陸錦標：現在大亞灣項目還在進行，我將繼續和中國同事合作。對於下一代實驗，我還沒有參與，因爲我已經投入一個稱爲「DUNE」的實驗，我利用它來探索中微子振盪的CP特性。

問：感謝您的分享。我想多加一個問題，這是關於我的個人研究興趣，關於中微子物理的研究。我做天體物理的研究，我們知道從宇宙微波背景輻射的觀測可以測量中微子的總質量，聯合其他宇宙學的觀測手段比如超新星事件、星系分佈特性等，人們正在爲此付出巨大的努力。您如何看待未來天體物理學、宇宙學、粒子物理學和基本物理學的融合？將這些領域彙集一起會帶來什麼機會？

陸錦標：我認爲我們有相同的關注點，我們已經把這些領域融合一起，基礎物理學現在包括粒子物理學和宇宙學。您能注意到人們在用不同方式去解決一些基礎科學問題，您提到宇宙微波背景輻射和其他的宇宙學的觀察，比如星系大尺度結構。其實我對你提到的領域也很感興趣，我曾和一些研究宇宙學的同事合作，利用剛提到的天體和宇宙觀察來測量中微子質量的總和，不過實際上，我作爲門外漢，像一個幼兒園學生一樣，我在這項研究的供獻很有限。

問：我想說中國正在開展建設一系列的大型科學裝置去研究這些基礎問題，已經發射的暗物質粒子探測衛星悟空號，中國空間站的2米光學望遠鏡會在未來不久觀測星系的大尺度結構，還會有一個叫做HERD的實驗專門探測高能粒子，中國將在高能天體物理學上有一系列的衛星。這些大型空間設施和地面實驗的融合會有更好的明天。最後這個問題比較不容易回答，不過我還是要問您。您認爲您的研究成果對大衆的生活有什麼巨大影響？ 您的研究在工業界有什麼應用?

陸錦標：嗯，就像你所知道的，可以說人們的好奇心及其追求對大自然的理解推動基礎研究。我要強調基礎研究與日常生活沒有直接關係。基礎研究主要是爲了滿足人類的好奇心，對人類文明也至關重要。另一方面，基礎研究會創造知識，因爲通常在我們獲得新知識和創新後，我們最終將它們應用起來。例如，發現天然放射性的時候，他們不會意識到利用天然放射性在醫學上，對吧？ 後來我們才知道如何運用天然放射性。現在回到中微子物理學的話題，我們目前沒有任何直接運用中微子來提高我們的日常生活。但我不排除未來沒有人會提出中微子使用的想法，我可以給你舉一個例子。幾年前，人們使用中微子傳輸摩斯密碼，這證明中微子在傳輸信息的可行性。它在未來或許也有用處。現在我還不知道。

問：我知道這是個蠻難的問題，非常感謝你對基礎研究的觀點和表述。我們都知道基礎研究需要耗費大量時間、人力和精力。長期艱苦的研究或許並不會有很矚目的成果。經過幾十年的研究，您是如何保持對宇宙的好奇心的？在長期專注一個課題的時候您如何調整研究過程中的心態，如何成爲一個如此優秀的科學家？

陸錦標：再次感謝您。我要說我只是世界上一個渺小的普通份子。我對科學有廣泛的興趣，比如我曾花時間跟郭新教授去探討一些跟天體生物學有關的問題。

問：哈哈，這個我聽他說過。

陸錦標：事實上由於我廣泛的興趣，我並不只關注一個領域。在我的職業生涯裡，我在很多領域都有所涉獵。在研究生的時候，我的研究方向是奇異重子，不過在發現了b夸克後，我成爲博士後，我轉移到尋找頂夸克和希格斯粒子，在那時人們覺得它們的質量還只有10GeV！在我研究中微子物理學前，我還用奇異重子衰變來尋找CP破壞。現在我有時候也學學宇宙學。

問：基礎研究工作有時是很枯燥的，您是如何保持您團隊成員的好奇心和行動力的？從管理項目帶領研究團隊的角度，您能分享一些經驗嗎？

陸錦標：這是個很好的問題。我認爲把團隊團結在一起的「膠水」是我們都想知道θ13有多大。如何引導這個小組向前走？我要說的是我並不專橫。有一個適合的氛圍很重要，讓大家都可以和諧相處、工作。我想達成共識是最重要，避免出現衝突對抗，因爲如果大家覺得他們得到尊重，他們會認可你。我覺得這對有效管理團隊是很重要。

問：對於有興趣參與這個行業的年輕研究員和科學家，您能給年輕一代的他們一些建議嗎? 您會給出什麼樣的建議?

陸錦標：或許我要警醒他們，實驗粒子物理學是需要大量付出的。我們此前也談到了物理學的探索。他們必須有願意付出的態度。他們必須在有很多人的合作團隊中學會工作，大的團隊有利也有弊。通過和許多人共事，你將從他們處學到很多東西。對於願意學習大量知識的人來說，這是個完美的工作。另外，要處理和很多人的關係也極具挑戰性。所以年輕一代要準備好，想清楚他們的個性是不是適合，因爲這對某些人來說這或許不是適合的領域。既然說到了這裡，我認爲粒子物理學是物理學的重要分支，即使人們懷疑我們不會到達終點，不能擔負更大的設施，粒子物理學也不會消逝。當下，我們來到一個十字路口，不知向何處去。但「有危便有機」，我覺得我們還會向前發展，未來將會充斥着令人興奮的突破。

問：您期待的令人興奮的進展會是什麼？

陸錦標：嗯，我也希望我知道。如果我知道，我會告訴您我將拋下中微子物理學，轉做這項研究。可惜，這就像通過水晶球來占卜，我們無法預覽大自然有什麼。我們唯一能做的是探索，絕不氣餒。

問：您剛說到，年輕學生需要準備參與到更大羣體的團隊中合作，與不同性格、不同文化背景的人共事。我也想提另一個問題：對於基礎研究來說，需要更強大的團隊和更具規模的項目，尤其是國際合作十分重要，就像大亞灣實驗合作一樣。您對未來大型科學項目的國際合作有何評論?

陸錦標：我認爲最重要的是投入。不僅是個體層面，也是國家層面，兩者一樣重要。我們都知道人人都想爭第一。我覺得我們有時候要退一步，想想爭第一是不是那麼重要，還是尋找最終答案這個目的來得更重要。所以我認爲重要的是真誠的投入。

問：好的，我們應該快到時間了，還有多久？我還要再問您一個問題。您怎麼使用您的獎金？

陸錦標：我會把一部分獎金捐給我的母校和香港的一些機構。

問：好的，最後您認爲未來科學大獎對該領域有何影響?您是怎麼認爲的？

陸錦標：我認爲通過這個未來科學大獎來吸引大衆的注意力是個好的想法，而這也會是個很好的平臺，讓大衆瞭解到這個領域的重要性。

記者：我們採訪的時間也到了。我想說，您所做的研究工作，包括大亞灣中微子實驗，讓我十分敬佩。我認爲這一領域，在大亞灣中微子實驗的基礎上，正獲得快速的發展。也再次恭喜您的巨大成就！ 非常感謝您接受此次採訪。