中微子探測器。劉如楠攝
「下面，我們停止大亞灣實驗的取數運行。」說完，大亞灣反應堆中微子實驗（以下簡稱大亞灣實驗）中方負責人、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳按下了停止運行按鈕。屏幕上不斷跳動的數據隨即靜止，實驗大廳的水池外罩被打開，沉浸在碧藍色高純水中的4個中微子探測器徐徐展現出來。
這是12月12日發生在大亞灣實驗站現場的一幕。至此，這個自2003年開始，經過4年醞釀、4年建設和9年運行取數的中微子實驗裝置，實現了原定科學目標，完成了科學使命，正式退役。
實驗成果「開門紅」
中微子探測器置身於深圳市大亞灣核電站北部山地的地下，此處極其幽靜、暗無天日。探測器要從每秒鐘產生35萬億億個中微子的大亞灣反應堆中捕捉住它們。中微子十分「狡猾」，幾乎不與任何物質發生反應，還經常「變身」，從一種類型變成另一種，即中微子振蕩。
探測器雖遠離人群，可這個「大傢伙」一點都不低調，它有過許多耀眼的時刻。
2012年3月8日，研究團隊宣布發現了一種新的中微子振蕩，並以前所未有的精度測得其振蕩大小為0.092，誤差為0.017，無振蕩的可能性僅為千萬分之一。這一重大發現對於研究物質本原和宇宙起源、理解宇宙中反物質消失之謎具有重要意義。
在實驗構思階段，國際上曾有7個國家提出了8個方案，最終3個得以實施，大亞灣探測精度最高。
該論文發表後，國際著名科學雜誌和媒體發表報導與評論上百篇。《科學》將其評為2012年十大科學突破之一，並稱「如果大型強子對撞機的研究人員沒有發現標準模型之外的新粒子，那麼中微子物理可能是粒子物理的未來，大亞灣的實驗結果可能就是這一領域起飛的標誌」。諾貝爾物理學獎得主李政道也曾評價說：「這是物理學上具有重要意義的一項重大成就。」
後來，此項成果獲得了2016年度國家自然科學獎一等獎、2016年度基礎物理學突破獎、2019年度未來科學大獎等多個獎項。
不斷挑戰人類認識極限
在國際競爭中拔得頭籌後，大亞灣實驗轉向同「自我」較勁，不斷提高振蕩測量精度。中微子振蕩振幅是自然界的基本參數，其精確測量具有重要科學價值。目前，已將其測量精度從2012年的20%提高到了3.4%，預期最終精度將好於3%。
2016年，利用621天的數據量、超過100萬個反應堆中微子的事例樣本，研究團隊精確測量了反應堆中微子能譜，發現與理論模型相比存在兩處明顯反常。
一直以來，「反應堆中微子反常」現象困擾著物理學家，即實驗上探測到的反應堆中微子數目總是比理論模型預期的少。對此，一種理論解釋是部分中微子轉變成了惰性中微子。
2017年，大亞灣實驗利用1230天的實驗數據樣本測量了中微子事例率分析了能譜隨反應堆核燃料燃燒的演化歷史，給出了一個更簡單的解釋：核燃料中一種成分的中微子產額計算不正確，基本排除了惰性中微子對反應堆中微子反常的解釋。
「研究中微子有什麼用？」即使大亞灣實驗已經取得了一系列的重要成果，王貽芳也常常面臨這樣的提問。
「中微子是組成自然界的最基本的粒子之一。它對物質的形成和演化有重要意義。為什麼會有太陽、地球，為什麼我們能站在這裡，或許都和中微子有關。對中微子的認識和研究，挑戰著人類認識世界的能力極限。」王貽芳在退役儀式現場說。
他認為，「我們很難在每個基礎研究的工程中考慮應用，有就有，沒有就沒有。但如果有100個國際領先工程的累積，對我國科學技術的創新就會有很大的推動作用。」
「基礎研究的要求實現了，工業界水平就會提高。」王貽芳說，「大亞灣實驗超出了我們的預期。」接連取得一系列科研進展和創新成果後，大亞灣實驗裝置終於完成了使命。據了解，退役後，實驗場地將正式移交給中微子實驗所在的中廣核集團，進行後續的開發利用。
給青年人提供了成長機會
對中國科學院高能物理研究所研究員溫良劍來說，大亞灣實驗見證著自己科研之路上的成長。
2005年，導師王貽芳給了這個準備本科畢業設計的學生兩個選擇：北京譜儀和中微子。溫良劍把自己的選擇歸結為運氣，「當時不知道中微子是什麼，聽起來可能不錯」。就這樣，往返於研究所和大亞灣成了他的生活常態。2010年博士畢業，不少同學都選擇出國深造。「國內也有很好的項目和實驗條件，為啥一定要出國？」溫良劍認為，大亞灣實驗是一個有非常好的科學目標、高水平的國際合作平臺，留下來也能有所作為。
數年過去，時間給出了最好的答案。他成為了團隊中最年輕的研究員，於2016年獲得國際純粹與應用物理學聯合會粒子與場分會青年科學家獎。
「大亞灣實驗給青年人提供了成長的機會，這是其最重要的啟示。剛開始時沒多少人看好，團隊也只有三五個人。逐年累積，現在已經發展到200人左右了。」王貽芳說，「當前我們還沒形成自己的造血機制，支持國內的項目要有自己的土壤，不能永遠依靠人才引進。」
除人才培養外，大亞灣實驗也令國際合作達到了新高度，最多的時候，近300名來自中國、美國、俄羅斯、捷克等國的科研人員都參與其中。「這是我國願意融入國際大環境的一個重要體現。過去都是參加別國的大型實驗，今後要自己發起、組織、吸引、管理，大亞灣實驗是個開端。我們希望成為國際科學界好的參與者，也希望成為大家認可的、好的領導者。」王貽芳說。
如今，江門中微子實驗接過了接力棒。該實驗將致力於測量中微子的質量順序，並進一步精確測量中微子混合參數，以檢測中微子混合的么正性、尋找新物質，並在超新星中微子、地球中微子、太陽中微子、暗物質尋找、質子衰變等方面作出貢獻。
（原載於《中國科學報》 2020-12-14 第1版 要聞）