11月17日，2019未来科学大奖获奖者陆锦标报告会成功举办。未来科学大奖科学委员会委员、加州大学伯克利分校化学系、材料科学与工程系双聘教授、S.K./Angela Chan 特聘讲席教授、美国艺术与科学院院士、美国科学院院士杨培东担任本场报告会的主持。现场陆锦标教授更与青少年们面对面对话，用专业的科学知识和专注的科学精神为他们照亮未来的科学前进之路。
陆锦标教授说到，中微子是宇宙中渺小、害羞、会变面而又无处不在的基本粒子，也被成为“幽灵粒子”。它对于研究物质与反物质的宇称不守恒有着重要意思。目前人类已经发现的中微子包括电子中微子、渺中微子和清中微子三种。在对太阳中微子的观测中，人们发现6%的中微子不见了，从而引发了科学家们对中微子的震荡规律的研究。通过大亚湾反应堆中的八个反中微子探测器，人类发现了第三种中微子的震荡方式，并发现其与核电运作的密切关联。
演讲场次：2019.11.17+获奖者报告+青少年对话
演讲嘉宾：陆锦标（Kam-Biu Luk），美国加州大学伯克利分校物理系教授，美国科学院院士，2019未来科学大奖-物质科学奖获得者
演讲主题：《中微子：渺小的巨人》
杨培东：大家好，我是未来科学大奖科学委员会委员杨培东，非常荣幸在这主持2019年未来科学大奖物质科学奖获奖者陆锦标和王贻芳教授的报告会。首先是陆锦标教授，陆教授生于香港，1976年在香港大学物理系毕业，曾经是西雅图大学的研究员。现任加州大学伯克利分校物理学教授。陆教授科研超重子,中微子和CP破坏现象，他获得的荣誉包括清华大学长江学者教授、2014年美国物理学会高能物理的Panofksy大奖、2016年突破基金会的基础物理突破奖、香港科技大学荣誉科学博士、美国物理学会会士及美国文艺和科学学院院士等。让我们以热烈的掌声欢迎物质科学获得者陆锦标老师演讲。
陆锦标：大家早，今天很高兴有机会跟你们讨论我研究的结果。我要跟你们探讨的是中微子，在我的演讲里你可以理解为何它是很小的巨人。第一个问题是什么是中微子？我们的理解，中微子是很小的粒子，它是一个不喜欢跟别人交流的东西。第二个问题，什么是基本的粒子？在化学里，我们知道化学元素是由原子组成的，在原子里要有电子，还要有原子核，核有中子和质子，高能物理发现中子和质子是由夸克组成。在高能物理里这些夸克和电子都叫基本粒子。
如果有一天我们的宇宙没有中微子的时候世界会变成怎么样？我们从研究的过程中知道，如果没有中微子的话，太阳将不会发光，也不会发热，我们每一天的生活都在黑暗的世界里了。所以你可以看到中微子基本跟我们每一天的生活都有很密切的关系。
另外一个问题，为什么我们要研究中微子呢？这是因为我们发现中微子基本在宇宙每一个角落都存在！刚才说太阳的中心每一天都有很多的中微子跑出来，在地球用核电的时候，反中微子会跑出来；每一根香蕉每天都有约一百万反中微子走出来。所以中微子跟我们的生活是息息相关的。
我们知道了宇宙里一共有三类的中微子，第一个是电子中微子；第二个是μ中微子；第三类是τ中微子。另外我们发现，从50年代到近期，我们都相信中微子是没有质量的，这是一个很重要的粒子物理的基础。我们说中微子是很害羞的粒子，假如把宇宙灌满水，有一个反中微子从香蕉里跑出来，它要跑几百光年才可能跟水的分子发生作用，所以它是真的很害羞，不喜欢跟别的东西有作用。所以要研究中微子物理的时候，我们要产生很大量的中微子，还有一个很大的探测器，才可以看到一些中微子的作用。
大概60年代到90年代的时候，Davis教授的团队在美国Homestake矿洞研究太阳中微子，很惊奇的结果是他们发现太阳中微子的数量跟我们的计算差了很多，基本上他们见到的只有预测的1/3。其他的2/3的太阳中微子去哪了？另外一个很奇怪的实验结果，是在90年代时，在日本超级神冈探测器得到，他们用五万吨的纯水来研究从大气里跑出来的中微子，他们发现大气中微子从南极产生出来，经过地球，然后到探测器的时候，大约一半的中微子不見了。所以从这些实验可以看到一些中微子的问题。我们怎么样去理解太阳中微子和大气中微子不见了的问题呢？一个可能是中微子振荡。
开始的时候一类的中微子像白色的幽灵产生出来，我们让这些中微子往前跑，过了一段距离的时候，其中一个变成了另外一类，经过这个演变，我们可以理解为何有一些中微子在跑的时候就不见了。但怎样证明中微子振荡是正确的?在加拿大的SNO实验，他们用一千吨的重水做实验，通过不同的中微子作用,他们观察到电子中微子和其他两类的中微子,我们就知道中微子是可以改变他们的本性的，并且也有中微子振荡。通过中微子振荡，我们知道中微子是有重量的，所以就是说我们以前的概念说中微子没有质量是不对的！所以我们有新的物理在等待我们去发展。
因为中微子是有质量的，基本上宇宙裏的中微子的总质量和跟发光的星体是差不多的，所以中微子的存在对宇宙的发展是有很大的关系的。所以对我们的生活也有不同的影响。
我们看一下中微子振荡，除了太阳中微子和大气中微子振荡以外，还有没有第三类？我们在大亚湾核电站发展一个新的实验，大亚湾核电站是一个离深圳市中心大概45公里的地方，现场一共有三个核电厂，第一个是大亚湾核电站,其他是岭澳和二期核电站；核电站跟旁边的山很近，所以用来发展大亚湾的实验是很重要的。因为做这个实验的时候有一个很大的背景，就是宇宙射线会通过我们的探测器产生一些作用，所以我们要想办法把它屏蔽掉。
这个图中蓝色的是反应堆，一共有6个；红色的是反中微子的探测器。我们可以看到，有两个地下大厅的探测器是用来计算从反应堆跑出来的中微子的数量以及他们的能谱 。从近点的结果，我们可以计算远点的探测器他们能见到有多少个中微子振荡的事例。为了做这个实验，我们用了八个探测器，这个图的左面是探测器切面，我们把探测器放在大水池里头，我们的探测器就能很准确的看到反中微子的作用。
这个实验是在2007年动土的，土木工程发展的时候，我们就在大亚湾核电站旁边盖了地面的大厅，用来装反中微子的探测器。我们把探测器一步步的做，全部的配件都是从世界不同的单位运到大亚湾的大厅，用来装配反中微子探测器，装配的过程很花时间，需要专业的同行帮忙把这个做起来。当我们把探测器做完以后，我们就可以把它运到地下的实验室，从这个图我们可以看到，我们怎么样把这些探测器放在水池里头，然后关起来。从这个图可以看到，蓝色的是观察到的反中微子，从核电产生出来的反中微子，用电脑程式我们就可以计算有多少反中微子的作用。从这个图中可以看到有一个反应堆，关掉它，我们可以见到观察到的反中微子的数量降低，然后它再启动的时候，我们的数据就升起來。我们很幸运，收集了55天的数据后时候，我们发现探测器见到6%的反中微子不见了，这就是第三类中微子振荡，是我们大亚湾实验的突破。
我们没有因这个发现停下来，我们把结果发表了以后，把接下来两个探测器放在大厅和做很多能量的刻度测量， 我们现在做到全世界最精准的第三类中微子振荡的结果了。因为大亚湾发现第三类中微子振荡，从而我们就可以发展第三代中微子振荡的实验，等一会王贻芳教授会告诉大家一個中微子振荡的新实验的有关研究。
我讲另外一个实验，中微子的振荡和反中微子振荡相比的时候，他们是不是一样？我们做这个实验的方法是很简单的，我们从加速器产生很强的μ中微子的流速，把它送到1300公里装在Homestake矿洞的一个探测器，我们看有多少μ中微子变成电子中微子，通过实验的方法，我们就可以比较中微子振荡和反中微子振荡，看他们是不是吻合。假如说我们的结果发现他们不一样，粒子物理中我们称这样唯像为物质和反物质宇宙不守恒，这是什么意思呢？物质和反物质是不一样的。因为我们在宇宙里全部的身体都是从物质组成的，是没有反物质的。只有不守恒的成立，才能理解这一点。这一点是很重要的，因为假如我们物质和反物质是一样的话，就会有一个我和反我。当我们两个东西走在一起的时候，我们就湮灭了而没有可能生存！我们的生存基本上是要求物质和反物质有不同的反应的。
总结，对于研究中微子我们有四点理解：第一，中微子是很害羞的基本粒子；它也很轻；而且会变面。然后最重要的一点，是中微子每天都跟我们在一起。只不过它很小。好的，谢谢！
青少年对话
杨培东：感谢陆教授的精彩报告。物质是由那些基础粒子构成的，这是物质科学需要回答的最基础的问题，也是对我们大家非常重要的问题。陆教授的观点是如果没有这些基础粒子，就没有我们宇宙，就没有我们这些生命，就没有我们今天在这里说的物理、化学、材料等一系列的东西。这对我们大家是非常重要的一个基础的问题。我们开始青少年的对话环节，有请第一个同学志提问题。
提问A：您好，非常感谢您刚才的演讲，我来自陈经纶国际学校，我想用英文来问这个问题；在过去这两个世纪，我们已经实现了快速的物理的发展。我们也有一些数据公式、化学元素和物理的公式也都被发现了，我们发现现在如果要有新发现可能会更难，您觉得科学发展的未来有什么前景和潜力？我们的这些应用怎么样在未来让更多的人受益呢？谢谢。
陆锦标：这个问题很好，我还是偏向用中文回答，因为主办方让我最好用中文。当我在大学的时候，我要决定我应该是做哪个领域的研究？我跟我的老师讨论，他跟我说你最好不要做原子物理，也不要做天文物理，也不要做粒子物理，我问他为什么？他说全部的问题已经解决了！你要做这三个领域基本上没有东西可以做！但是现在再回头看，可以看到过去40年在原子物理、天体物理，基本上有很多的发现，简单来说，你看到诺贝尔奖过去40年有多少个是在这个领域的？你就可以找到答案了。我给你的答案是，你不用担心它有没有问题，因为我们没有发现的东西，就像牛顿说的像大海一样，问题是我们的想象力有多好，我们的运气有多好。
提问B：早上好教授，非常感谢你的介绍。我用英文来提问；是否会有第四种类型中微子振荡的存在？为什么？
陆锦标：这是一个很好的问题。假如说宇宙有三种中微子的话，基本上我们可以有三种不同的中微子振荡。但是问题是，是不是真的只有这三类？因为当我们发现中微子振荡以后，中微子有一个很重要的元素，假如我们看电子的话，我们发现它是有左旋和右旋的两个肽，按照这理由，中微子应该也有两个肽。我们还没有见到右旋的中微子，在我们的领域这称为惰性中微子。现在要回答你的问题，理论上来说，我们应该还有新的振荡，我们不知道怎么做这一类的实验，我们不知道应该在哪个方向来发展这一类的实验。
提问C：早上好陆教授，我用英文来提问。我非常荣幸，能够在这里向您提问，我叫张天翼，大家知道CP在实验当中可以产生，刚才你讲到的第三类中微子振荡，还有另外一种可能，它们会形成CP2，我想问的问题是：是否有类似的两种不同结构之间相同的属性？
陆锦标：你问的问题基本上我们是没有答案的，你刚才说的是对的，从实验我们知道K介子和B介子是有CP的破坏，但是K和B是跟夸克有关的，它们的CP破坏跟中微子CP的破坏是独立的。在座有一些同志将来可以找找方案，可以把这两类不同的CP破坏连在一起，但是怎么样做？现在我们还不知道！
提问D：老师好，我是来自陈经纶学校的学生，我的问题是：质量是如何和希格斯粒子联系起来的？以及希格斯粒子有什么意义？
陆锦标：在粒子物理里有一个标准模型，我们知道夸克和电子，当他们在空间经过的时候，他们和希格斯场有作用。他们的作用的大小就构成了它们有多重。一个方法去理解这问题是看电子在物质经过的情况， 当电子经过物质的时候，它跟附近的环境有作用，会有一个有效质量。
提问E：您好，我是来自陈经纶中学的张博雅。我的问题是：中微子的研究对于基础科学有什么意义或者作用？
陆锦标：中微子是很奇妙的粒子，研究它之后，我们发现它有一个窗口可以给我们发展新的物理 。
提问F：教授您好，非常荣幸能够在这里跟您对话，我想问这样的一个问题，当我们学物理的时候，我们会做很多的物理实验，但是我们在做物理实验的时候，我们总是会发现一些错误或者是误差，这些错误和误差会让我们觉得非常的疑惑，觉得好像无法将实验的结果和我们在课程当中学到的内容联系起来，我想能不能将这种错误或者误差在实验中剔除？有没有办法绕过这些问题？
陆锦标：这是实验科学家永远要解决的问题。一般来说我们前期实验的时候，要把误差的问题给决定了。等一会王贻芳老师也会提到这一点。你可以稍等一下来听听他的意见。谢谢。
杨培东：再次感谢各位同学的提问。这些提问都非常有深度。我们陆锦标教授的中文演讲也非常的标准。时间关系对话环节到此结束。
注：本文根据演讲内容整理而成，以视频内容为准。
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