王贻芳（1963年2月—），高能物理学家，中国科学院院士。领导完成了北京正负电子对撞机上的北京谱仪Ⅲ（BESⅢ）的设计、研制、运行和物理研究，技术上达到国际先进水平并发现了一系列新粒子和新现象，在轻强子谱和粲物理研究方面处于国际领先地位。开创了我国中微子实验研究，提出了大亚湾中微子实验方案并率领团队完成了实验的设计、研制、运行和物理研究，发现了一种新的中微子振荡模式。该成果入选美国《科学》杂志2012年全球十大科学突破，获得2016年度国家自然科学奖一等奖。提出了江门中微子实验的构想并领导了其研制，是建设环形正负电子对撞机（CEPC）的主要提出者和推动者。

2015年11月，中国科学院院士王贻芳成为了第一位荣获“基础物理学突破奖”的中国科学家。他的这次获奖一鸣惊人，不仅将中微子领域的研究带入了大众的视野，同时还彰显了中国科学家团队多年以来一直在国际前沿不断突破的骄傲和自豪。作为当今中国中微子研究领域的带头人，尽管研究过程伴随着不可忽视的争议和压力，王贻芳却始终投入百分之百的热情和精力，奋斗在高能物理事业上，带来一次又一次的科研创新和物理学重大突破，刷新着人们对于物理学基本规律的认识。

缘起中微子

1984年，于南京大学物理系原子核物理专业毕业后，王贻芳顺利通过丁肇中面向全国招收高能物理研究生的考核，并赴欧洲核子中心开始参与丁肇中领导的高能正负电子对撞机的物理实验，随后11年，他在丁肇中的指导下展开对高能粒子的研究，参与L3实验。这为他以后从事中微子的研究打下了坚实的基础。

中微子是构成物质世界的最基本单元，是物质世界基本粒子之一，被称为“破解宇宙起源密码的钥匙”。它质量很微小，数量却很庞大，是一种非常难以捕捉的微粒，一种中微子在飞行过程中可以变成另一种中微子，然后再变回来，这便是中微子振荡现象，而3种中微子之间可发生3种中微子振荡。那时候，包括王贻芳所在实验组在内的众多实验组都在研究中微子振荡。但是，1998年，一种中微子振荡却被日本科学家第一个发现了，虽有遗憾，但王贻芳很快迎来了新的机遇。

2000年，王贻芳入选中国科学院“引进国外杰出人才”计划。很快，王贻芳接受了中国科学院高能物理研究所的邀请，即使在美国的工作和生活都已经稳定，他还是带着妻子和一双儿女回到了祖国，担任中国科学院高能物理研究所一名普通的研究员。

挑战北京正负电子对撞机的改造升级

回国之前，王贻芳设想在中国做一个大型的中微子探测器，关于实验的诸多细节，他都做了全面的考虑，然而后续却出现了一系列的困难。虽然当时中国的科研条件和水平已取得了很大进步，但进行中微子的研究没有想象中的那么容易，最为关键的是，没有合适的研究团队。

机缘巧合的是，那时候北京谱仪Ⅲ项目需要负责人，王贻芳决定，暂时放下心中的中微子，投入到北京正负电子对撞机的重大改造项目中。随后，他担任起大型粒子探测器第三代北京谱仪分总体的主任，全面负责装置的设计、研制、调试和运行工作。

作为我国第一台高能加速器，北京正负电子对撞机是高能物理研究的重大科技基础设施之一。既然选择自主创新，就意味着要从零开始设计。为了制造北京谱仪Ⅲ的关键部件之一——超导磁铁，即使当时中国从未尝试过制造这么巨大的超导磁铁，但经过3年多的研究，经验基本为零的高能物理研究所还是与合作公司一起做出了合格的磁铁。这期间出现了各种问题，特别是低温系统不能正常工作，合作公司考虑经济利益选择退出，只剩下王贻芳带领团队“孤军奋战”。整整半年的时间，他们通过仔细分析，准确找出了问题所在，于是每天加班加点地进行改造，终于将温度降到-270℃左右，达到了需要的超导温度。

最终，这个直径3.4米、长4米、负载电流3000多安培、最大储能达到1000万焦耳的超导磁铁被王贻芳的团队创造了出来，不仅各项指标达到设计要求，而且它的价格还不到国外的1/3。除了大型超导磁铁，王贻芳带领的第三代北京谱仪还在漂移室、阻性板探测器、晶体量能器、铍束流管等研制上实现技术突破，达到国际领先水平。更重要的是，在这个过程中他培养起来了一支能干的科研队伍，为之后的大亚湾实验建立了优秀的团队基础。

大亚湾中微子实验项目组的诞生

中微子的前两种振荡模式，即太阳中微子振荡（θ12）和大气中微子振荡（θ23）都相继于1998年及2001年被发现，但第三种振荡模式（θ13）却迟迟未能找到，这使得全世界高能物理学家都将目光聚焦于第三种振荡。曾经有理论预言，中微子的第三种振荡根本不存在。

2003年王贻芳开始留意到，利用反应堆中微子来测θ13已成为国际热点，多个外国团队都打算进行同类实验，他向高能物理研究所学术委员会提出了中微子实验计划，并得到了一些预研经费。在他看来：“2002年的时候，国际上基本都认识到中微子振荡是确切发生的一件事情，那么大家很自然会问θ13是否存在及其值是多少？所以国际上兴起了一些讨论，想要用不同的路线来探测θ13。当时我们认为这件事情在中国做有机会，于是做了一个方案，并与国际上其他的可能性做了比较，觉得我们有相当大的优势。”

据此，他细化了自己的实验设计方案，但是整个项目大概需要2亿元的建设经费，这意味着获得支持的难度很大，即便王贻芳提出了许多方法，但经费问题始终得不到解决。尽管如此，自2003年提出实验方案后，王贻芳的团队一直没有停下研究的步伐，他们还在不断完善和深化实验设计、攻克关键技术、将概念图变成工程图，为机会的来临做了充足准备。

2005年，我国出台《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》，其中提出要加强对科技发展的支持。在这一政策的支持下，广东省深圳市向他们抛出了橄榄枝，项目的经费缺口终于得到解决。2006年，这个由中国、美国、俄罗斯、捷克及中国香港、中国台湾科学家共同参与的、目前为止中国基础科学领域最大的国际合作项目——大亚湾中微子实验项目组正式成立。在这个多国（地区）合作的项目组中，王贻芳始终坚持以我国为团队中心，建立了以他带领的中国科学家团队为首的国际实验合作模式。

2007年10月，该项目正式动工，在深圳市区以东约50千米的大亚湾核电站群附近开挖地下山洞，紧邻世界上最大的核反应堆群之一的大亚湾核电站与岭澳核电站，它周围的高山可以良好地屏蔽宇宙射线带来的影响。

揭开θ13谜底

经过3年的建设和1年的安装，2011年12月24日，大亚湾的探测器准备就绪，但实际上彼时中国的开展速度已经落后于国际上很多。日本T2K中微子实验早在2011年6月15日就发表了θ13的测量结果，但置信度只有2.5个标准偏差，因此还不能称之为“发现”，随后美国和法国的实验也相继宣布发现了1.7个标准偏差的迹象。这无疑给项目组带来了巨大压力，毕竟在科技竞争的时代，永远只承认第一的位置。

尽早获取数据，争分夺秒“撞线”成为首要任务。为此，王贻芳领导的大亚湾中微子实验团队一边抢时间，一边做了非常详尽的规划。据王贻芳回忆：“我们一算，8月开始取数，到12月他们的数据量就在那儿，过了年以后可以随时发文章，这个风险很大。所以我们要保证在他们之前发文章，我们每一天都在抢时间。”于是王贻芳大胆决定以8个中微子探测器中的6个提前取数，并且在探测器还没有全部开始取数的时候，就先规划将来发文章的方式，即先用近点探测器的结果把所有跟技术相关的研究做完，包括实验方法、技术手段、误差来源等，然后在当年12月发表一篇技术类的文章。这样，等实验数据出来之后，新的文章就不需要再讨论技术的问题，只要参考之前的文章就行了。另外，他们还提出国际合作组成员对文章的修改意见必须在3天之内回答，且在1个星期之内必须出现一个新的版本，这样是为了尽量节省每一个环节的时间。

实验开始后，每天数据多达250GB，同时传输到中国科学院高能物理研究所及其他国家（地区）各合作单位，而中方的分析是最快的，最终结果也采用了中方的分析。2011年12月24日至2012年2月17日，上至所长王贻芳下至大亚湾中微子实验项目组每一个研究人员，无一不全身心投入这场艰辛、疲劳的高强度工作中，紧锣密鼓地开展着实验数据的获取，并利用这55天观测到的中微子进行了数据质量检查、刻度、修正和物理分析。

2012年3月8日，大亚湾中微子实验国际合作组正式在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并成功测量到其振荡概率。该实验达到了前所未有的精度，测得第三种中微子振荡模式的振荡幅度为9.2%，误差为1.7%，统计显著性达5.2倍标准偏差，无振荡的可能性只有千万分之一。全世界的粒子物理学家通过网络直播得知了这一领先全球的研究结果。大亚湾中微子实验国际合作组成员、美国杰弗逊国家实验室副主任罗伯特·麦克欧文评价这次的发现是中国本土迄今为止最重要的物理学成果。

事实上，正如李政道先生祝贺邮件中说的那样：“这是物理学上具有重要基础意义的一项重大成就。”2012年，美国《科学》杂志评出当年十大科技突破，大亚湾中微子实验成果位列其中，标志着中国中微子研究水平进入国际前沿水平，王贻芳也于2015年荣获“基础物理学突破奖”。θ13的证实，为以后新的中微子实验打开了有着坚固数据支持的大门，人类对于微观宇宙的基础理论构建更上一层楼。“我们用标准模型来描述这个世界，已经走到了尽头。”王贻芳说道，以后他所思考和探索的，将是标准模型之后新的物理学规律。

继往开来 勇攀高峰

作为一个胆大心细的科学家，王贻芳从来不是一个思维固化的人，他始终有着高度的创新精神。在科研生涯中，当他意识到所在地方不适合自己之后，敢于跳出舒适圈，带着创新精神投入到下一个新的领域；在科研过程中，他始终坚持办法总比困难多的思想，不断进步，总能创新性地想出新的解决方案；而在科研方法上，他也不局限于按部就班的一步一步研究，而是特殊情况特殊处理，在中微子振荡研究中创新地用8个中微子探测器中的6个提前取数，这为之后抢得了宝贵时间，也为抢得第一埋下了伏笔。

大亚湾反应堆中微子实验之后，他提出了江门中微子实验设想。如今他正领导着团队计划在2022年完成装置的建设。该装置包括位于地下700米的洞室、大型水池、一个装满2万吨液体和光电倍增管的中微子探测器。实验首要的科学目标是测量中微子质量顺序。建成后会成为世界体积最大、能量分辨最好的液闪探测器，世界最大的有机玻璃球及中国最大跨度地下洞室，它是中国前所未有的最复杂高能物理实验装置。

2012年希格斯粒子被发现后，寻找超出标准模型的新物理是未来粒子物理的发展方向。以王贻芳为首的我国科学家提出了一个周长为100千米、质心系能量达到240GeV的高能环形正负电子对撞机（CEPC，又称希格斯工厂）的建造方案。期望CEPC于“十四五”时期开始建设，它同时也是同步辐射加速器，应用领域广泛。建设超级对撞机，将极大提升国家科技创新能力和国际竞争力，是中国高能物理学的一次重大历史机遇，可能改变世界高能物理研究的格局，将使我国的基础物理学研究在未来30年中成为世界第一。

作为一名优秀的高能物理学家、科学家团队领导者，王贻芳始终保持着高度的专业性和严谨性，不断在创新中突破，力求带领中国高能物理事业到达一个又一个领先世界的高峰。于微观之间破译物质宇宙的密码，醉心事业，不辞辛劳，敢想敢拼，勇于为国争光，这便是这个时代最为可贵的科学家精神。

（撰稿：蒲雅杰）

参考文献

[1]蒋向利.王贻芳：追踪“幽灵粒子”破译宇宙密码[J].中国科技产业，2014（9）：74-75.

[2]任珊.捕捉“幽灵粒子”[N].北京日报，2019-08-08.

[3]孙秋霞.心之所向行之所往：记2016年度国家自然科学奖一等奖获得者王贻芳[J].中国科技奖励，2017（1）：30-35.