王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
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什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
整個粒子物理的標準模型、宇宙學的標準模型，互相之間有一些聯繫，核心當中是粒子物理的標準模型，原來有一個缺口，Higgs不存在，現在缺口也沒有了，所有已知的粒子都已經找到了，但是在外面有很多問題，我們是不知道的，或者沒有解決，比如Higgs的問題、CP破壞的問題、中微子的問題還有強子物理等等，已知的有問題的地方要解決，外面是超出標準模型的新物理，比如有複合模型，超微，超對稱我們剛才說的，到底對不對不知道，宇宙當中反物質在哪裡，中微子有很多問題沒有解決，我們剛才說過了，下面還會再說暗物質的問題。
中國相關
中國的高能物理，第一是北京正負電子對撞機和北京譜儀，它研究的是強子物理，尋找的是稀有衰變。在這個外面我們有北京正負電子對撞機研究的是這些問題，比如強子物理QCD，我們知道夸克構成了質子跟中子，這是定性質的，其實定量的到現在為止還算不出來，三個夸克怎麼構成了一箇中子一個質子，定量算不出來，定性我們知道是對的，這是個問題我們要解決。那麼北京正負對撞機上我們研究這個問題，同時包括尋找稀有衰變等。
在高能量前沿，實際上尋找更深層次的、更下一層結構的新物理，到底有還是沒有？到底什麼樣？那叫高能量前沿，就是歐洲強子對撞機，我們中國也是參加了合作。反物質方面，中國參加了丁肇中先生領導的反物質實驗在天上的，中微子我們有大亞灣實驗，有江門中微子實驗。下面會介紹。
暗物質有地下的錦屏實驗，空間有DAMPE實驗和HERD實驗。我今天不會把所有的東西都介紹，一個介紹中微子大亞灣、江門，這是我比較知道的瞭解的。DEPCII/BESIII，我自己參加，比較瞭解，再一個解決所有這些問題的一個最核心的裝置，就是下一代大型對撞機，先是第一步，正負電子對撞成為Higgs粒子工廠；第二步是一個質子質子對撞，它能夠解決什麼問題？我紅線劃出的這些問題，這些問題它都可以研究和解決，同時它跟暗物質，跟反物質也都有關係，所以它可以虛線或者部分解決這些問題。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
整個粒子物理的標準模型、宇宙學的標準模型，互相之間有一些聯繫，核心當中是粒子物理的標準模型，原來有一個缺口，Higgs不存在，現在缺口也沒有了，所有已知的粒子都已經找到了，但是在外面有很多問題，我們是不知道的，或者沒有解決，比如Higgs的問題、CP破壞的問題、中微子的問題還有強子物理等等，已知的有問題的地方要解決，外面是超出標準模型的新物理，比如有複合模型，超微，超對稱我們剛才說的，到底對不對不知道，宇宙當中反物質在哪裡，中微子有很多問題沒有解決，我們剛才說過了，下面還會再說暗物質的問題。
中國相關
中國的高能物理，第一是北京正負電子對撞機和北京譜儀，它研究的是強子物理，尋找的是稀有衰變。在這個外面我們有北京正負電子對撞機研究的是這些問題，比如強子物理QCD，我們知道夸克構成了質子跟中子，這是定性質的，其實定量的到現在為止還算不出來，三個夸克怎麼構成了一箇中子一個質子，定量算不出來，定性我們知道是對的，這是個問題我們要解決。那麼北京正負對撞機上我們研究這個問題，同時包括尋找稀有衰變等。
在高能量前沿，實際上尋找更深層次的、更下一層結構的新物理，到底有還是沒有？到底什麼樣？那叫高能量前沿，就是歐洲強子對撞機，我們中國也是參加了合作。反物質方面，中國參加了丁肇中先生領導的反物質實驗在天上的，中微子我們有大亞灣實驗，有江門中微子實驗。下面會介紹。
暗物質有地下的錦屏實驗，空間有DAMPE實驗和HERD實驗。我今天不會把所有的東西都介紹，一個介紹中微子大亞灣、江門，這是我比較知道的瞭解的。DEPCII/BESIII，我自己參加，比較瞭解，再一個解決所有這些問題的一個最核心的裝置，就是下一代大型對撞機，先是第一步，正負電子對撞成為Higgs粒子工廠；第二步是一個質子質子對撞，它能夠解決什麼問題？我紅線劃出的這些問題，這些問題它都可以研究和解決，同時它跟暗物質，跟反物質也都有關係，所以它可以虛線或者部分解決這些問題。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
整個粒子物理的標準模型、宇宙學的標準模型，互相之間有一些聯繫，核心當中是粒子物理的標準模型，原來有一個缺口，Higgs不存在，現在缺口也沒有了，所有已知的粒子都已經找到了，但是在外面有很多問題，我們是不知道的，或者沒有解決，比如Higgs的問題、CP破壞的問題、中微子的問題還有強子物理等等，已知的有問題的地方要解決，外面是超出標準模型的新物理，比如有複合模型，超微，超對稱我們剛才說的，到底對不對不知道，宇宙當中反物質在哪裡，中微子有很多問題沒有解決，我們剛才說過了，下面還會再說暗物質的問題。
中國相關
中國的高能物理，第一是北京正負電子對撞機和北京譜儀，它研究的是強子物理，尋找的是稀有衰變。在這個外面我們有北京正負電子對撞機研究的是這些問題，比如強子物理QCD，我們知道夸克構成了質子跟中子，這是定性質的，其實定量的到現在為止還算不出來，三個夸克怎麼構成了一箇中子一個質子，定量算不出來，定性我們知道是對的，這是個問題我們要解決。那麼北京正負對撞機上我們研究這個問題，同時包括尋找稀有衰變等。
在高能量前沿，實際上尋找更深層次的、更下一層結構的新物理，到底有還是沒有？到底什麼樣？那叫高能量前沿，就是歐洲強子對撞機，我們中國也是參加了合作。反物質方面，中國參加了丁肇中先生領導的反物質實驗在天上的，中微子我們有大亞灣實驗，有江門中微子實驗。下面會介紹。
暗物質有地下的錦屏實驗，空間有DAMPE實驗和HERD實驗。我今天不會把所有的東西都介紹，一個介紹中微子大亞灣、江門，這是我比較知道的瞭解的。DEPCII/BESIII，我自己參加，比較瞭解，再一個解決所有這些問題的一個最核心的裝置，就是下一代大型對撞機，先是第一步，正負電子對撞成為Higgs粒子工廠；第二步是一個質子質子對撞，它能夠解決什麼問題？我紅線劃出的這些問題，這些問題它都可以研究和解決，同時它跟暗物質，跟反物質也都有關係，所以它可以虛線或者部分解決這些問題。
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
整個粒子物理的標準模型、宇宙學的標準模型，互相之間有一些聯繫，核心當中是粒子物理的標準模型，原來有一個缺口，Higgs不存在，現在缺口也沒有了，所有已知的粒子都已經找到了，但是在外面有很多問題，我們是不知道的，或者沒有解決，比如Higgs的問題、CP破壞的問題、中微子的問題還有強子物理等等，已知的有問題的地方要解決，外面是超出標準模型的新物理，比如有複合模型，超微，超對稱我們剛才說的，到底對不對不知道，宇宙當中反物質在哪裡，中微子有很多問題沒有解決，我們剛才說過了，下面還會再說暗物質的問題。
中國相關
中國的高能物理，第一是北京正負電子對撞機和北京譜儀，它研究的是強子物理，尋找的是稀有衰變。在這個外面我們有北京正負電子對撞機研究的是這些問題，比如強子物理QCD，我們知道夸克構成了質子跟中子，這是定性質的，其實定量的到現在為止還算不出來，三個夸克怎麼構成了一箇中子一個質子，定量算不出來，定性我們知道是對的，這是個問題我們要解決。那麼北京正負對撞機上我們研究這個問題，同時包括尋找稀有衰變等。
在高能量前沿，實際上尋找更深層次的、更下一層結構的新物理，到底有還是沒有？到底什麼樣？那叫高能量前沿，就是歐洲強子對撞機，我們中國也是參加了合作。反物質方面，中國參加了丁肇中先生領導的反物質實驗在天上的，中微子我們有大亞灣實驗，有江門中微子實驗。下面會介紹。
暗物質有地下的錦屏實驗，空間有DAMPE實驗和HERD實驗。我今天不會把所有的東西都介紹，一個介紹中微子大亞灣、江門，這是我比較知道的瞭解的。DEPCII/BESIII，我自己參加，比較瞭解，再一個解決所有這些問題的一個最核心的裝置，就是下一代大型對撞機，先是第一步，正負電子對撞成為Higgs粒子工廠；第二步是一個質子質子對撞，它能夠解決什麼問題？我紅線劃出的這些問題，這些問題它都可以研究和解決，同時它跟暗物質，跟反物質也都有關係，所以它可以虛線或者部分解決這些問題。
《奇妙量子世界 人人都能看懂的量子科學漫畫》
作者：墨子沙龍
上市時間：2019年7月
定價：79元
內容簡介
一本人人都能看懂的漫畫書：
它用一種別出心裁的方式，
給你帶來量子領域最權威的物理知識，
展示世界上最前沿的量子物理研究成果。
為我們每一個科學愛好者，
打開了一扇通往量子物理殿堂的大門，
讓我們在輕輕鬆鬆、嘻嘻哈哈的閱讀氛圍中，
瞭解到21世紀人類科學，
到底是什麼水平！
《奇妙量子世界》已在噹噹全面發售
王貽芳院士獲得了2019年度“未來科學大獎”，過去王院士也曾受邀來到墨子沙龍做粒子物理研究的相關報告，接下來幾天為大家回顧一下王院士的精彩報告。
給大家簡要介紹一下王貽芳所長，他是大亞灣中微子實驗的首席科學家，曾經率領研究團隊取得發現新的中微子震盪的重大物理成果。其實我們建國以來，我們中國科學家的相關成果，有少數幾次入選了美國科學雜誌年度十大科學突破，其他的有幾次也包括我們自己的工作，但是我們都是在裡面提到了，也是工作之一。王貽芳所長工作那一年提到之後，是我們中國科學家首次完全以中國科學家為主，率先取得成果，入選美國十大科學突破。
這幾年來王貽芳所長，獲得了國際上的許多非常重要的獎項，這裡包括基礎物理學突破獎，包括很多大科學家，威滕、霍金等很多科學家也都曾經獲得過基礎物理學突破獎。王貽芳所長去年獲得美國物理學會粒子物理方面的最高獎，潘諾夫斯基實驗的物理學獎，同時也獲得了日經亞洲成就獎等等，非常有名的國際獎項，同時也獲得了我們國內的，包括周光召基礎科學獎和何樑何利科技進步獎等的重要獎項。
那麼中微子是什麼？我當年也是學理論物理的，但是我今天中午和王所長吃飯的時候（聊到），當年1992年1994年學粒子物理的時候，那個時候中微子還是沒有質量的，中微子以光速飛行，穿破整個地球，基本上地球對它來說就跟空氣一樣的，就是它可以輕易地穿過整個地球，後來新的發現，學到我當年學到的知識，都已經老化了，今天非常榮幸地請到王貽芳所長給我們介紹一下中微子物理目前最新的進展，和我們國家粒子物理科學家關於我國粒子物理研究的新思考。這我覺得是一個非常有益的事情。
下面以熱烈掌聲請王貽芳所長給我們作報告。
王貽芳：謝謝潘建偉，謝謝大家邀請，非常榮幸有機會跟大家一起談談中微子，談談粒子物理。量子通訊和量子計算，現在在國內也算是非常重要的研究方向，有重大成果的研究團隊，我也久仰，今天有機會看了一下實驗室，確實也學到很多東西，非常感謝建偉給我這樣一個機會。
今天跟大家談一下中微子，也談一下粒子物理整個研究的想法和我們未來一些計劃。
什麼是粒子物理
首先，講一講粒子物理研究的是物質世界最基本的組分，或者是最小的組元，和他們之間的相互作用。在過去幾百年甚至上千年，人類一直在追尋我們物質世界最小的組元，希臘時就有一些想法，我們中國的古人也在討論過這樣的事情，到近代科學，應該說從大家認識分子，認識有原子，認識到原子核，實際上在一步步深化，深化的過程實際上追尋我們物質世界的最基本的組元，粒子物理或者有時候叫高能物理，實際上也就是研究物質當中最基本的組元，及其相互作用這一門學科。
具體來說我們要解決的基本問題，一個剛才說過了：尋找物質世界最基本的元素怎麼構成的，元素週期表100多種，基本粒子到底有多少種？第二個，這些基本粒子之間的相互作用是什麼規律？第三個是所有這些基本粒子性質到底怎麼樣？最後一個實際上是這些基本粒子的性質和相互的作用規律，實際跟宇宙的起源演化有非常密切的關係，他們之間的規律也是我們要研究的內容。
標準模型
粒子物理有一個所謂的標準模型，經過幾十年的研究，實際上已經把構成物質世界最基本的組元有了相當清晰的認識，這個認識就是說，構成我們物質世界最基本的單元，就是十二種基本粒子：六種夸克、三種輕子和三種中微子，在輕子裡面有電子，是我們知道的第一個基本粒子；還有後面發現的μ子和tau。中微子和輕子一一對應，就是在這裡的（Ve，Vu，Vt）。這些夸克構成了原子核裡面的質子和中子，質子、中子當然構成了原子核、構成了整個物質世界。整個物質世界最基本的元素分成兩大類，一共12種，其實非常簡單，比元素週期表100多種要簡單得多。這些最基本的粒子，打一個比方：建一個大樓它就是磚塊，把這些磚塊黏起來的水泥，就是傳遞相互作用的粒子，就是我們所說的光子、W粒子、Z粒子和膠子，這些粒子就是把基本“磚塊”粘接起來的相互作用力。
第一個是光子傳遞電磁相互作用，第二個是W、Z和弱相互作用。人類實際上一直在追求，怎麼把相互作用統一起來，最早的嘗試是麥克斯韋，他把電和磁統一起來，就是電磁相互作用。本世紀的60年代到80年代我們有一個新的統一，就是把電磁相互作用，和原子核當中的弱相互作用統一起來，就是電弱統一，現在我們還在努力把強作用統一起來，人類有過各種各樣的嘗試，比如大統一理論等等，甚至更大統一是把引力也統一起來，這是大家一直在做的不斷的追求，到目前為止，我們只做到現在這個程度。
最後一個例子是Higgs。所有這些基本粒子，我們說夸克、輕子，光子、W粒子、Z粒子、膠子，都滿足所謂的規範相互作用，規範相互作用有一個最基本的要求，所有粒子質量為零，我們知道粒子質量都不為零，質量哪來的，通過Higgs機制，Higgs機制裡面有Higgs粒子，Higgs粒子就把所有參與規範相互作用的質量為零的粒子賦予了質量，這是我們整個標準模型大框架。
Higgs粒子是最後一個發現的基本粒子，是2012年在歐洲核子中心的大型強子對撞機上，這個大家努力了30多年，我1985年做學生的時候就開始找Higgs粒子，一直到2012年才被CERN找到，這是全球上萬名科學家和工程師30多年的努力，裡面有豐富的科學、工程、管理、國際合作、文化等等各方面的努力。這裡面有巨大的社會影響，在2012年的時候如果注意，看到網上、報紙上各種報道，全球至少有上千家媒體的報道，對人類的社會生活產生非常大的影響。在尋找Higgs過程當中，在建設大型強子對撞機的過程當中，科學家發明了WWW網頁，第一個WWW頁的HTTP，HTML，所有Particle都是在1989年和1991年前後，CERN的科學家發明的，為了解決在LHC研究過程當中，全世界上千名科學家之間的信息互通的問題，之前大家都用E-mail，效益是很低，有各種各樣的問題，Web出來以後，解決了信息傳遞的一個最主要的問題，高能物理對人類社會的貢獻除了給我們帶來了知識之外，同時還深刻地改變了我們目前的生活方式，如果沒有WWW網頁的話，我想我們網絡經濟也好，手機也好，現在大家用的Web大概都不存在。
粒子物理髮現Higgs粒子以後，是不是都結束了？標準模型看起來很完備的，應該說粒子物理研究在近代其實取得了輝煌成就，到目前為止，標準模型在理論的構造方面取得了9次諾貝爾獎，在實驗的驗證方面獲得8次諾貝爾獎，技術進步方面有3次諾貝爾獎，加起來大概20次，這些成功使得剛才介紹的標準模型可以當做一個已有的成就，已有的知識介紹給大家。
下一步發展
顯然，作為一個粒子物理學家，我們理解它不是一個最終的理論，還有很多問題沒有解決，我們要問的問題就是，標準模型完備以後，我們的粒子物理下一步到底往哪發展？實驗上我們下面會介紹，我們已經看到一些超出標準模型的跡象，理論上標準模型也不完備，我們追求的一個更深層次的，我們剛才介紹的12種基本粒子，他是不是基本粒子，是不是有更深層次的東西在裡面。
還有一個努力方向是更大程度的統一，我們現在已經把電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統一起來了，今後甚至要把引力統一起來了，這是更大的相互統一的追求。同時，我們也在追求基本結構深層次方面的研究，在這方面，我們有各種各樣的理論模型，其中很多是所謂的複合模型: 我們看到的基本粒子是由更深層次、更基本的粒子複合而成現在這樣的粒子。還有大統一理論，超對稱，偶爾大家會聽到的名詞，所有這些理論，從數學上來說，都可能可以歸納到一個最終極的理論，就是超弦理論，或者可以說，所有其他這些理論，都是超弦理論在某種程度上的一個特例，或者一個特別的模型。
標準模型的問題
解決這些問題，唯一途徑就是通過新的實驗證據，我們才知道下一步粒子物理往哪個方向發展，知道我們到底問題在哪裡？或者哪裡能找到更深層次解決問題的辦法。粒子物理標準模型到底有哪些問題？標準模型首先我們知道它不是一個終極理論，原因在下面這幾點：
第一個是我們看到的基本粒子。剛才給大家介紹的除了光子沒有質量之外，這12種基本的輕子跟夸克他們質量差了10的13次方，他們是一個家族，都是最基本的粒子，但是為什麼質量差這麼多？打一個比方，都是哺乳動物質量可能會差100倍，1000倍，怎麼會差10的13次方倍，同一類的東西，怎麼會差這麼多？都是同一個層次的，這很難讓人理解。
第二個問題是Higgs粒子的質量。按照現在的理論模型計算出來的話，是兩個巨大數字的相減。也就是說10的43次方左右的精度，這麼大一個精度剛好減出一個Higgs粒子出來，如果不是這樣的話，Higgs粒子會差很大，這是很難想象的，這一定有一個對稱性或者規範性限制使得它最後在這樣的精度上能夠減出粒子的質量出來。這是自然性的問題，如果1到10個GeV之間，沒有新物理的話，最後結論必然這樣減出來，這個沒有辦法讓人理解的很多人相信到1到10個GeV之間有新物理，而不是10的43次方的大數相減，可能是在百分之一的量級上，兩個數的相減，可以減出這樣的數字來，百分之一的自然性調節我們可以接受，萬分之一甚至更高不太能讓人接受，我們覺得在10個GeV之下應該有新物理存在，保證希格斯粒子的質量能夠以某一種自然的方式能夠呈現出來。
第三個問題按照目前的標準模型，我們可以測出TOP夸克的質量和Higgs的質量，這個位置是非穩定態，另外一個位置是穩定態，介於穩定和非穩定之間，屬於亞穩態，什麼是亞穩態？就是你把球放在山頂上，可能會穩定一下，手一鬆會滾下來，不是一個穩定態。我們很難想象，我們處在的世界真空，是一個亞穩態的真空，不是一個真正的穩定狀態，所以我們的理解是，應該有一個新物理規律，有一個問題在後面，使它後面呈現出來現在這個樣子。
再一個標準模型當中沒有暗物質粒子，也沒有辦法解釋宇宙當中為什麼沒有反物質，所以我們認為標準模型不是終極完備理論，有很多問題在裡面，需要我們去尋找和發現，特別通過新的實驗事實找到未來發展路線。
實驗證據
實驗上有兩個實驗證據，證明標準模型不是終極理論。第一個在高能相互作用下，大家可以看，相互作用所謂的耦合常數高能下沒有相交，如果三個力統一起來，弱、電磁、強相互統一起來，這三個線在高能情況下交於一點，現在沒有交，如果用最簡單的超對稱模型看是交上，並不能證明超對稱模型是正確的理論，只是說類似的理論是存在的，也許有一個理論最終能實現三種相互作用力的最終統一。
第二個實驗證據就是我們知道現在中微子有質量，標準模型當中中微子是沒有質量的。到現在為止，沒有一個理論的辦法，在標準模型當中描述有質量的中微子，這個問題仍然沒有解決。你們可以看這裡面很多問題，第一個，第二個，第三個，都是跟質量有關，都跟Higgs有關，中微子問題也是在它的質量上面，這裡面很多問題都是跟Higgs有關，Higgs是我們尋找未來更新的新物理的一個突破口。
國際上對高能物理未來發展戰略，有這樣一些計劃：日本在2012年發佈了高能物理髮展規劃，它說如果發現Higgs粒子，日本應該建造國際直線對撞機，縮小叫ILC。如果中微子混合角θ13被確認較大，日本應該建造一個超超級神岡實驗Hyperk，所以日本曾經建造的Super Kamiokande他簡稱Super，比Super更高的是Hyperk。所以他認為日本應該做這兩件事情，這兩個假設我們現在都知道是對的，Higgs找到了，θ13也很大，但是日本這兩個實驗都還沒有往前推進，由於經費的原因，經濟上的問題。
歐洲在2013年9月發佈了高能物理規劃，一個是繼續大型強子對撞機LHC，並且把亮度升級至10倍以上，運行至2035年，未來20年當中一直繼續運行LHC。同時在更遠的未來要研究環型質子與正負電子對撞機。叫做FCC-hh或者FCC-ee，HH是強子對撞，EE是電子對撞。這是所謂的100公里的大型的正負電子或者強子對撞機。另外可能會加入美國的中微子實驗，美國說要做中微子實驗加速器，LBNF/DUNE，同時參加其他方面的研究。
整個粒子物理的標準模型、宇宙學的標準模型，互相之間有一些聯繫，核心當中是粒子物理的標準模型，原來有一個缺口，Higgs不存在，現在缺口也沒有了，所有已知的粒子都已經找到了，但是在外面有很多問題，我們是不知道的，或者沒有解決，比如Higgs的問題、CP破壞的問題、中微子的問題還有強子物理等等，已知的有問題的地方要解決，外面是超出標準模型的新物理，比如有複合模型，超微，超對稱我們剛才說的，到底對不對不知道，宇宙當中反物質在哪裡，中微子有很多問題沒有解決，我們剛才說過了，下面還會再說暗物質的問題。
中國相關
中國的高能物理，第一是北京正負電子對撞機和北京譜儀，它研究的是強子物理，尋找的是稀有衰變。在這個外面我們有北京正負電子對撞機研究的是這些問題，比如強子物理QCD，我們知道夸克構成了質子跟中子，這是定性質的，其實定量的到現在為止還算不出來，三個夸克怎麼構成了一箇中子一個質子，定量算不出來，定性我們知道是對的，這是個問題我們要解決。那麼北京正負對撞機上我們研究這個問題，同時包括尋找稀有衰變等。
在高能量前沿，實際上尋找更深層次的、更下一層結構的新物理，到底有還是沒有？到底什麼樣？那叫高能量前沿，就是歐洲強子對撞機，我們中國也是參加了合作。反物質方面，中國參加了丁肇中先生領導的反物質實驗在天上的，中微子我們有大亞灣實驗，有江門中微子實驗。下面會介紹。
暗物質有地下的錦屏實驗，空間有DAMPE實驗和HERD實驗。我今天不會把所有的東西都介紹，一個介紹中微子大亞灣、江門，這是我比較知道的瞭解的。DEPCII/BESIII，我自己參加，比較瞭解，再一個解決所有這些問題的一個最核心的裝置，就是下一代大型對撞機，先是第一步，正負電子對撞成為Higgs粒子工廠；第二步是一個質子質子對撞，它能夠解決什麼問題？我紅線劃出的這些問題，這些問題它都可以研究和解決，同時它跟暗物質，跟反物質也都有關係，所以它可以虛線或者部分解決這些問題。
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