梅晓春 ( 福州原创物理研究所 )
我在2012年听到,中国科学院高能物理研究所的大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式,深为这个消息感到高兴。经过这么多年的艰苦奋斗,在基础实验物理学领域,总算有人在中国本土上做出原创性的新发现,是一件值得庆贺的事情。多年来我一直从事物理学对称性理论的研究,知道这个结果对物理学的重要性。
然而大约过了一年,上海东方电磁波研究所的季灏先生打电话告诉我,说王贻芳的中微子实验是假的。我说这不可能,这个实验是国际合作项目,实验数据是公开的,并且即时传給世界上其他实验室,是改不了的。如果有假,怎么可能有两百多人在文章上签名,难道两百多人都愿意造假?于是季灏先生就把写的分析文章寄给我,里面有详细的计算。我看后仍然半信半疑,再加上对中微子实验不太了解,就没有去深究这个问题。
从2015年初开始,美国激光干涉天文台(LIGO)多次宣布发现引力波。我当初一看新闻报道,就意识到有问题。找到LIGO发表的文章细读后,发现这个实验不过是一个计算机模拟和图像匹配游戏。他们并没有真正发现引力波爆发的宇宙天体物理学现象,而是根据两台激光干涉仪上偶然出现的两个相似信号,通过与爱因斯坦引力理论拟合,就宣布发现引力波。实验结果显然是造假,与引力波实际上一点关系都没有。但发表的文章却有近千人签名,并且居然还得了2017年诺贝尔物理奖!
在现代物理学的大科学实验中,由于效应都非常小,要发现新现象的是非常困难的。与传统的实验物理学不一样,所谓的发现新现象已经不是我们直接看到什么,而是根据理论计算我们能够看到什么,对实验结果的判断依赖于理论。具体做法是,采用拟合方法,先根据理论,引入一大堆参数,可以画出各种各样的曲线。然后根据实验结果确定参数的数值,使某条理论曲线与实验曲线相符,于是就宣布理论被实验证实,实验获得成功。
这种做法包含了逻辑循环,实际上是没有意义的。它先预设前提正确,导出结论,然后再用结论来证明前提正确。即使理论是错,你也会看到理论与实验达到一致。原因在于一堆参数的数值可以任意选择,结果总能使某条理论曲线与实验曲线一致。难怪物理学家费曼戏言,只要给四个自由参数,他就能拟合出一头大象,用五个参数可以让它的鼻子摆动。
再加上中国科技大学潘建伟院士搞的量子通信,使我越发深信现代物理学的大科学实验中有太多骗人的东西。潘建伟说他的量子通信具有绝对的保密性,其物理学基础是 “量子态不可克隆定理”。然而“量子态不可克隆定理”实际上根本不成立,但潘建伟却把量子通信卫星送到天上。
前不久,季灏先生读到我评论潘建伟的量子通信的文章《是科学创新,还是欺天巨骗?》后,给我打来电话,再次希望我考虑一下大亚湾中微子实验。于是我重新找出季灏寄来的文章,并在网上找到一堆相关文献进行研究。结果发现季灏的计算是对的,按照大亚湾实验组公布的数据,应当是在远点处测量反电子中微子增加,而不是减少。同时还发现更多的证据,证明王贻芳等的大亚湾中微子实验报告涉嫌数据造假。而且手法相当恶劣,与美国人宣称发现引力波的做法如出一撤,甚至有过之而无不及。
由于实际实验结果与现有的中微子振荡理论不能到达一致,大亚湾实验组干脆将近点位置上三个探测器的测量数据弃而不用,改用理论猜测数据来代替。同时还修改了远点探测器的实际测量数据,虚构出远点探测到反中电子微子减少的结果。因此大亚湾实验实际上完全失败,实验报告制作者涉及造假,严重违规。大亚湾实验所谓的发现第三种中微子振荡模式,以及对振荡角的测量数据都是不可信的。
高能物理实验证实存在三种中微子,即电子中微子、缪中微子和陶中微子。大亚湾中微子实验起源于太阳反电子中微子失踪问题。1968年美国布鲁克海文实验室的戴维斯在旧金山的一个废金矿中,用615吨四氯乙烯为探测剂,连续观察了近三十多年,发现来自太阳的反电子中微子只有预期的三分之一,称为“中微子失踪之谜”。为了解释太阳中微子失踪的问题,物理学家就提出“中微子振荡”理论,认为反电中微子在从太阳飞到地球的过程中转变成其他中微子。
宇宙线进入地球大气层,与气体原子核碰撞,会产生缪中微子。1988年日本的神冈实验室测量到大气缪中微子比预期少,称为“大气缪中微子反常”。2001年加拿大SNO实验室发现,虽然太阳发出的反电子中微子变少,但总的反中微子数量不变,间接证明存在中微子振荡。2003年日本的K2K实验和美国的MINOS实验,用加速器证明存在中微子振荡。
然而所有这些实验都存在一个致命的问题,就是实验对中微子的探测率极低。中微子只参与弱相互作用,不参与电磁相互作用,与地球物质几乎不发生作用,很难探测。根据理论计算,每秒钟就有几十亿个太阳中微子从人的身体穿过,但我们一无所有知。
在戴维斯的旧金山矿洞实验中,每天有几百亿个中微子从戴维斯的探测器穿过。然而戴维斯三十年一共才探测到2000个中微子,平均每天探测到四分之一个。戴维斯用这样微小的探测率,来推测每天几百亿个中微子中有三分之二失踪,这在逻辑上和概率论上是说不过去的。事实上,戴维斯的判断是理论依赖的,如果中微子与实验介质相互作用的理论有误,中微子失踪的结论也可能是错的。
为了避免理论依赖的问题,俄罗斯物理学家米卡埃及兰和西涅夫提出,不需要测量中微子的绝对值,改用相对测量的办法,来研究中微子失踪问题。相对探测方法采用两台探测器,一台放在中微子源近处,另外一台放在远处。通过两台仪器上探测到的中微子数与距离反平方的关系,就能得知中微子数是否有变少。这种测量方法与中微子的产生机制和探测物质的相互作用无关,是理论独立的,因而有可能真正解开中微子失踪之谜。
大亚湾实验正是采用这种方法,使它比以往的实验具有优越性。大亚湾有六座核反应堆,位于三个不同的地点。第一期实验采用六台探测器AD1 ~ AD6,其中二台位于近点实验厅EH1内,第三台位于近点实验厅EH2内。远点有三台探测器,位于实验厅EH3内。第二期实验在EH2和EH3实验厅各增加一台探测器。反应堆与探测器的分布见图1。
我在2012年听到,中国科学院高能物理研究所的大亚湾中微子实验发现新的中微子振荡模式,深为这个消息感到高兴。经过这么多年的艰苦奋斗,在基础实验物理学领域,总算有人在中国本土上做出原创性的新发现,是一件值得庆贺的事情。多年来我一直从事物理学对称性理论的研究,知道这个结果对物理学的重要性。
然而大约过了一年,上海东方电磁波研究所的季灏先生打电话告诉我,说王贻芳的中微子实验是假的。我说这不可能,这个实验是国际合作项目,实验数据是公开的,并且即时传給世界上其他实验室,是改不了的。如果有假,怎么可能有两百多人在文章上签名,难道两百多人都愿意造假?于是季灏先生就把写的分析文章寄给我,里面有详细的计算。我看后仍然半信半疑,再加上对中微子实验不太了解,就没有去深究这个问题。
从2015年初开始,美国激光干涉天文台(LIGO)多次宣布发现引力波。我当初一看新闻报道,就意识到有问题。找到LIGO发表的文章细读后,发现这个实验不过是一个计算机模拟和图像匹配游戏。他们并没有真正发现引力波爆发的宇宙天体物理学现象,而是根据两台激光干涉仪上偶然出现的两个相似信号,通过与爱因斯坦引力理论拟合,就宣布发现引力波。实验结果显然是造假,与引力波实际上一点关系都没有。但发表的文章却有近千人签名,并且居然还得了2017年诺贝尔物理奖!
在现代物理学的大科学实验中,由于效应都非常小,要发现新现象的是非常困难的。与传统的实验物理学不一样,所谓的发现新现象已经不是我们直接看到什么,而是根据理论计算我们能够看到什么,对实验结果的判断依赖于理论。具体做法是,采用拟合方法,先根据理论,引入一大堆参数,可以画出各种各样的曲线。然后根据实验结果确定参数的数值,使某条理论曲线与实验曲线相符,于是就宣布理论被实验证实,实验获得成功。
这种做法包含了逻辑循环,实际上是没有意义的。它先预设前提正确,导出结论,然后再用结论来证明前提正确。即使理论是错,你也会看到理论与实验达到一致。原因在于一堆参数的数值可以任意选择,结果总能使某条理论曲线与实验曲线一致。难怪物理学家费曼戏言,只要给四个自由参数,他就能拟合出一头大象,用五个参数可以让它的鼻子摆动。
再加上中国科技大学潘建伟院士搞的量子通信,使我越发深信现代物理学的大科学实验中有太多骗人的东西。潘建伟说他的量子通信具有绝对的保密性,其物理学基础是 “量子态不可克隆定理”。然而“量子态不可克隆定理”实际上根本不成立,但潘建伟却把量子通信卫星送到天上。
前不久,季灏先生读到我评论潘建伟的量子通信的文章《是科学创新,还是欺天巨骗?》后,给我打来电话,再次希望我考虑一下大亚湾中微子实验。于是我重新找出季灏寄来的文章,并在网上找到一堆相关文献进行研究。结果发现季灏的计算是对的,按照大亚湾实验组公布的数据,应当是在远点处测量反电子中微子增加,而不是减少。同时还发现更多的证据,证明王贻芳等的大亚湾中微子实验报告涉嫌数据造假。而且手法相当恶劣,与美国人宣称发现引力波的做法如出一撤,甚至有过之而无不及。
由于实际实验结果与现有的中微子振荡理论不能到达一致,大亚湾实验组干脆将近点位置上三个探测器的测量数据弃而不用,改用理论猜测数据来代替。同时还修改了远点探测器的实际测量数据,虚构出远点探测到反中电子微子减少的结果。因此大亚湾实验实际上完全失败,实验报告制作者涉及造假,严重违规。大亚湾实验所谓的发现第三种中微子振荡模式,以及对振荡角的测量数据都是不可信的。
高能物理实验证实存在三种中微子,即电子中微子、缪中微子和陶中微子。大亚湾中微子实验起源于太阳反电子中微子失踪问题。1968年美国布鲁克海文实验室的戴维斯在旧金山的一个废金矿中,用615吨四氯乙烯为探测剂,连续观察了近三十多年,发现来自太阳的反电子中微子只有预期的三分之一,称为“中微子失踪之谜”。为了解释太阳中微子失踪的问题,物理学家就提出“中微子振荡”理论,认为反电中微子在从太阳飞到地球的过程中转变成其他中微子。
宇宙线进入地球大气层,与气体原子核碰撞,会产生缪中微子。1988年日本的神冈实验室测量到大气缪中微子比预期少,称为“大气缪中微子反常”。2001年加拿大SNO实验室发现,虽然太阳发出的反电子中微子变少,但总的反中微子数量不变,间接证明存在中微子振荡。2003年日本的K2K实验和美国的MINOS实验,用加速器证明存在中微子振荡。
然而所有这些实验都存在一个致命的问题,就是实验对中微子的探测率极低。中微子只参与弱相互作用,不参与电磁相互作用,与地球物质几乎不发生作用,很难探测。根据理论计算,每秒钟就有几十亿个太阳中微子从人的身体穿过,但我们一无所有知。
在戴维斯的旧金山矿洞实验中,每天有几百亿个中微子从戴维斯的探测器穿过。然而戴维斯三十年一共才探测到2000个中微子,平均每天探测到四分之一个。戴维斯用这样微小的探测率,来推测每天几百亿个中微子中有三分之二失踪,这在逻辑上和概率论上是说不过去的。事实上,戴维斯的判断是理论依赖的,如果中微子与实验介质相互作用的理论有误,中微子失踪的结论也可能是错的。
为了避免理论依赖的问题,俄罗斯物理学家米卡埃及兰和西涅夫提出,不需要测量中微子的绝对值,改用相对测量的办法,来研究中微子失踪问题。相对探测方法采用两台探测器,一台放在中微子源近处,另外一台放在远处。通过两台仪器上探测到的中微子数与距离反平方的关系,就能得知中微子数是否有变少。这种测量方法与中微子的产生机制和探测物质的相互作用无关,是理论独立的,因而有可能真正解开中微子失踪之谜。
大亚湾实验正是采用这种方法,使它比以往的实验具有优越性。大亚湾有六座核反应堆,位于三个不同的地点。第一期实验采用六台探测器AD1 ~ AD6,其中二台位于近点实验厅EH1内,第三台位于近点实验厅EH2内。远点有三台探测器,位于实验厅EH3内。第二期实验在EH2和EH3实验厅各增加一台探测器。反应堆与探测器的分布见图1。