谈起诺贝尔奖，中国人总是有说不完的话，这种情结，成了国人的“七年之痒”！再说到日本人的获奖，我们更是心情复杂，这与国人以往对日本人“独创力贫困”、“基础研究水平薄弱”的印象大相径庭！但当我们了解了日本人上百年的卧薪尝胆，看到日本获奖者的忍耐、寂寞和勤勉，我们或许就会心理平衡，进而产生敬意。

《16万光年之外的礼物(我的中微子发现之旅)》讲述了小柴昌俊获奖的故事。

为追求理想和信念而努力学习工作的人们，希望这本《16万光年之外的礼物(我的中微子发现之旅)》也能给你们一段精彩、一个方向、一股动力、一生的成功！

　　《16万光年之外的礼物(我的中微子发现之旅)》内容介绍：很多人都说诺贝尔物理学奖获得者小柴昌俊是个“运势极佳”的人。在实验观测开始的第二个月，在他即将退休的前一个月，他梦寐以求的“小东西”——超新星中微子，带着远自16万光年之外的问候，经过漫长的星际旅行，终于映入了他明察秋毫的“大眼睛”——神冈探测器。面对接连不断的国际大奖，他笑称“真是太幸运了！”然而，谁又知道这种“幸运”的背后，种种艰辛和磨难是怎样一个一个地倒在了他坚定、乐观、永不服输的个性面前……

为追求理想和信念而努力学习工作的人们，希望这本《16万光年之外的礼物(我的中微子发现之旅)》也能给你们一段精彩、一个方向、一股动力、一生的成功！

第1章 逮住了超新星中微子

 11个信号

 暗中较劲儿的情报战 

 两个实验装置 

 中微子天文学的黎明

第2章 神冈探测器装置

 1960年的思想火花 

 制作20英寸的光电倍增管吧 

 梦幻般的“水球” 

 终于到达神冈矿山 

 观测太阳中微子 

第3章 少年时代

 父亲母亲

 得了小儿麻痹症

 莫扎特与爱因斯坦 

 第一高等学校时期 

 只进物理学科

第4章 “一定要做物理学家”

 写成理论论文 

 实验之初 

 朝永先生的推荐信 

 “武者修行”时期

第5章 吵架的方式

 获得学位的最快纪录 

 宇宙射线源于超新星吗 

 领导国际合作研究 

 我的英语速成法

第6章 物理学家是世界公民

 最初的学生们 

 无法实现的新西伯利亚实验 

 前往欧洲的研究所 

 加速器实验和地下实验 

 税金的用法

 建造亚洲的区域装置 

第7章 最后的梦想

 建成超级神冈探测器

 “中微子震荡”的新问题 

 “宇宙背景中微子”观测之梦

采访手记

参考文献

译者跋

日本时间是下午4点35分。这真是个惊险的时刻。为什么呢？因为一般情况下，这个时间大概是换磁带的时间，无论如何多少都会留下一段空白。而爆发这段时间恰好没有留下空白时间带，这是幸运的开始。

神冈探测器最初并不是为观测中微子设计的，而是根据基本粒子物理学的前沿理论——“大统一理论”的预言．为了观测质子衰变现象而建立的装置。质子和其他几种粒子在破裂的时候，会发出一种叫做“切伦科夫辐射”的极微弱的光，在井下深处建造的巨大蓄水槽壁上，装上“光电倍增管”(photomultiplier)——如下页图所示像大电灯泡一样的探测器，长期持续观测来自四面八方的这种光。下面是该装置的大致结构。

装置之所以放入地下，是为了在来自宇宙的放射线(宇宙线)尽可能少的地方进行精确观测。而且，这一装置要能够清晰地识别穿透厚厚岩层的宇宙线和周围岩石发出的射线(把这种多余的信号称为“本底信号”，background)，以便得到真正想要观测的信号。神冈探测器就是专门为此费尽心机而建立的装置。

起初建立神冈探测器的目的是为了发现质子衰变现象，不断传来的“超新星出现”消息，看起来很奇妙，但实际上来自太阳和超新星的中微子，遇到水中的质子，或者在排斥电子的时候，被排斥的电子也和质子衰变时一样会发出切伦科夫辐射。如行家们所知，这个装置也有检测切伦科夫辐射的作用。

在计划建立这套装置的申请阶段．我当然就想到，如果银河系的超新星爆发，神冈探测器就能捕捉到来自那里的中微子。不过，三十年左右的时间里只能观测到一次银河系中的超新星爆发，更多的是漫长的等待，这使观测变得异常艰难。为了能够观测到每天都会来自太阳的中微子，必须对装置进行改进。宾夕法尼亚大学的阿尔弗雷德·曼(Alfred K Mann)就是从这时开始与我们进行合作研究的。

令人意想不到的是，装置改造完后两个月，也就是在距离我退休还有一个月的时候，超新星爆发了！而且，爆发不是发生在预想的银河系，而是来自旁边的大麦哲伦星云的某个星体。实际捕捉到的11个超新星中微子，相隔的时间也很短。顺便提一下，在此期间，像倾盆大雨一样降落到地球上的中微子数量，估计1平方厘米有100亿个左右。

的确，我们真是幸运！不过，刚说完“幸运！太幸运了！”这句话，我又意识到“并非如此”，幸运不是同样“降I临”到大家的身上了吗？但能否逮住中微子，差别就在于是否已经做好了准备！

在观测结果得到世界承认之前，我们一直都是在私下交换信息。

有可能观测到中微子的试验装置，不仅仅有神冈探测器。

和我一同获奖的雷蒙德·戴维斯从20世纪60年代开始，就用与神冈探测器不同的方法，持续观测来自太阳的中微子。他同样用水进行试验，在比神冈探测器还早一年的1982年就开始获取数据，他与美国的IMB(IrvineMichigan-Brookhaven，加利福尼亚大学尔湾分校、密歇根大学、布鲁克海文国家实验室合作项目)、意大利和前苏联的研究小组在白朗峰山区进行试验，其装置叫做LSD(LiquidScintillator Detector，液体闪烁探测器)。

这时，首先由意大利和前苏联的研究小组发布：“从23日2点52分36秒(世界标准时间)开始持续的大约7秒钟，LSD捕捉到了来自超新星中微子发出的5个信号”。这与从我们得到的结果——“上午7点35分35秒持续13秒得到的11个信号”，相隔有4个多小时的时间。但是，远比白朗峰实验规模大、灵敏度好的神冈探测器，在这个时间带却1个信号也没有。这自然引起了到底哪个数据正确的争论。

对此我想，如果不慎重分析，恐怕会出问题。为此，我向当时神冈探测器观测小组的全体十二三个人下了封口令，必须对观测数据进行彻底的分析。如果一旦发表的数据是错误的，那么以后我们就失去信用了。

阿尔弗雷德·曼也从美国赶来，排除一切问题的可能性，确认我们捕获的信号不是假的，整个过程需要将近一周的时间。研究小组果断执行，彻夜不停地工作。

我们终于写出了论文初稿，大家阅读后，都认为这样就行了的时候，我说道，还是先把开头的摘要让与此相关的人知道为好。得知意大利和前苏联研究小组发布结果的研究者们，当然还有媒体，都打来电话询问神冈探测器的观测结果如何，这种烦人事儿也是没办法的。而且，很快有消息传来：某个日本著名物理学家，告诉了在美国参与IMB项目的研究人员，神冈探测器于几号几点几分捕捉到了这样的信号。为此，还有人用IMB的数据试探神冈探测器的发现时间：看我们是否找到了8个信号。直到那时，IMB仍参考意大利和前苏联研究小组的时间寻找信号，但最终也没能找到。就在心凉了一半儿的时候，我们根据神冈探测器的时间重新调查了结果。终于，我们找到了中微子。

IMB马上召开研究小组会议，并公布找到信号一事。其中一个家伙给我打来了长途电话，说他们的研究小组在神冈探测器之前就发现了信号。既然自己最先发现，无论如何也想抢先发表论文吧。

我臭骂了那个家伙：“说话不要太过分，这里的消息怎么会传到你那里？我知道是怎么回事儿，不要讲那样的蠢话！”

但是，哪里都有认真谨慎的人。IMB的负责人、我以前就认识的弗雷德里克·莱因斯(Frederich Remes)正在lMB开会的时候给我打来电话说：“刚才讲傻话的那家伙，让您不愉快了吧？我们在自己论文的结尾，一定会附上如下的话，还请予以谅解。”同时，在IMB的全体研究人员面前，他也宣布了同样的话：“IMB对白朗峰山区的实验时刻进行查找，但没有发现信号。此后，按照神冈探测器的发现时刻，我们找到了信号。”

1998年去世的莱因斯，从1956年开始，和他的同事考恩(Clyde Lorram cowan，1919—1974年)一起，开始观测从核反应堆中放射出的中微子。那时，他就预言中微子“应该存在”，但始终没有找到证据。莱因斯和考恩的实验，最终确认存在这种粒子。考恩早逝了，莱因斯于1995年获得了诺贝尔物理学奖。P6-11

2002年10月8日下午6点20分左右，一个来自国外的电话，彻底改变了我的生活！

电话来自瑞典皇家科学院，内容是这样的：“今年的诺贝尔物理学奖，将授予您和美国宾夕法尼亚大学名誉教授雷蒙德·戴维斯博士、美国华盛顿特区联合大学公司里卡尔多·贾科尼博士。如果没有问题的话，我们将马上对外公布。”当然，我立刻回答：“谢谢！”然后放下了电话。

啊，我想，终于来了！

自1987年，建立在岐阜县神冈矿山的“神冈探测器”首次成功观测到“超新星中微子”以来，每年10月上旬公布诺贝尔奖获奖者名单的时候，我的周围总是充溢着躁动不安的气氛。

与我的忐忑不安相比，我周围的人们更是有过之而无不及。还算幸运的是，在此之前，我已得到过几个来自国内外的奖项，但对获奖者而言，诺贝尔奖的意义毕竟完全不同。此时也同往年一样，家里早已聚集了30多名记者，大家都等待着来自瑞典的电话。

这一年的活动，到此，总算告一段落！

虽说如此，我这方面却不能告一段落。马上，当晚8点半，东京大学将举行记者见面会。平时，我有早睡的习惯，晚上到这个时间从不到外面转来转去，但不管怎么说，东京大学让我这个倒数第一的学生留校任教，甚至到了退休还给我机会进行研究的这份恩情，这时是无论如何不能敷衍了事的。既然东京大学说“请您来”，我就不好讲“因为睡觉而不去”了。

因为见面会上回答记者团的提问，结果直到当晚12点我才回去睡觉。

不用说，能够获奖自然是非常愉快的。特别是物理学奖，自1973年江崎玲於奈博士(现任芝浦工业大学校长)获奖以来，日本还没有其他的获奖者，因此我的获奖更显得不同寻常。

但是，单凭我一己之力，是不能取得如此巨大的成果的。神冈探测器，以及其后用于观测极高精度的“中微子振荡”现象的“超级神冈探测器”，虽说都是由我提议实现的，但只有培育出了继往开来的年轻人，才能完成这么出色的工作。如今，在原来安装神冈探测器的矿山底下建立的KamLAND装置，可以说是第三代仪器，目前已开始用于观测。老话说“富不过三代”，第三代常常会成为游手好闲的人，实验装置似乎也是如此。不过，神冈地下实验的第三代装置，实验工作却做得越来越好。我们期待着神冈实验能出现第二个、第三个诺贝尔奖。我认为，这种对产业界没什么作用、难以立即对社会有所回报的基础研究，还是应该大力推进。

我是运气好的人，受惠于前辈们的恩泽，在人生的紧要关头，恰好遇到了给我力量和支持的贵人们。

首先我要说的是朝永振一郎先生。通过一高校长天野贞祜先生的介绍，朝永先生给我写了去美国留学的推荐信，并引荐了很多友人，先生对我关爱有加。如果没有朝永先生的推荐信，我大概这辈子就与物理学家无缘了！

在美国停留期间，我这样一个来自战败国的愣头青，被推荐给了国际合作研究的领军人物——朱赛普·欧凯里尼(Gluseppe Occhialini)。他是怎样一个伟人，该说的时候我自然会讲到。平时要不断思考实验若不能按预期目标实现的对策，还有设计实验时最基本的思考方法。这些方面我都受惠于欧凯里尼。

下面我想说的是，我如何得到了贵人们的支持，我作为实验物理学家的梦想，以及为最终实现这些梦想所走过的道路。

只是单纯地学习，科学并不会给你带来快乐。我认为，只有通过自己的思考，并且开始尝试着去做，才是一件有趣儿的事。能将这样的人生和研究的经验告诉人们，特别是传授给年轻人，我想没有比这更幸福的事了！

小柴昌俊

谈起诺贝尔奖，中国人总是有说不完的话，这种情结，成了国人的“七年之痒”！再说到日本人的获奖，我们更是心情复杂，这与国人以往对日本人“独创力贫困”、“基础研究水平薄弱”的印象大相径庭！但当我们了解了日本人上百年的卧薪尝胆，看到日本获奖者的忍耐、寂寞和勤勉，我们或许就会心理平衡，进而产生敬意。

……

临渊羡鱼，不如退而结网。大江东去，往日可追！

最后，我想引用小柴昌俊先生在本书结尾中的一句话，寄语想从事科学研究、特别是基础研究的青少年：“对于年轻人，我想对你们说：‘如果热衷于这项研究，也许你的一生都不会有什么成果。’然而，即便如此，还是应该试试看，是否会有这样的人出现呢？对此，我充满期待。”

本书的翻译工作，由梁波承担前言和第1、2章三部分，尹凤芝承担第3、4、5章三部分，于放承担第6、7章两部分和结尾的采访，最后由梁波统稿。由于能力和水平所限，错讹之处在所难免，欢迎广大读者和专家批评指正。感谢科学出版社和责任编辑唐璐为出版本书所付出的辛勤劳动！

粱波

于2010年清明节