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專家信息 科學(xué)研究 論文專著 榮譽(yù)獎勵 媒體報道

專家信息:


曹俊,男,1972年12月出生,湖南常德人,博士。現(xiàn)任中國科學(xué)院高能物理研究所實驗物理中心研究員、博士生導(dǎo)師,大亞灣中微子項目副經(jīng)理、中心探測器系統(tǒng)負(fù)責(zé)人。

教育及工作經(jīng)歷:

1993年畢業(yè)于武漢大學(xué)物理系,獲學(xué)士學(xué)位。

1998年在中科院高能物理所獲理論物理專業(yè)博士學(xué)位。

1998年10月至2000年10月在法國奧塞直線加速器實驗室(LAL, Orsay)作博士后,參與DESY的H1實驗。

2001年5月至2004年1月在美國密歇根大學(xué)任研究助理,參與費(fèi)米實驗室的中微子振蕩實驗MiniBooNE。

2004年中科院高能所實驗物理中心研究員。

社會任職:

資料更新中……

科學(xué)研究:


研究方向:

主要從事探測器模擬、物理分析、探測器研制。

承擔(dān)科研項目情況:

先后擔(dān)任“973”項目的離線平臺課題負(fù)責(zé)人和中心探測器負(fù)責(zé)人,主持了中微子探測器的設(shè)計與部分建造工作,領(lǐng)導(dǎo)了項目中最核心的400噸液體閃爍體的大規(guī)模生產(chǎn)。

1. H1實驗組的中性流和帶電流反應(yīng)截面的物理分析以及稀有事例的尋找。

2. MiniBooNE的事例重建與粒子鑒別軟件以及探測器模擬。

科研成果:

資料更新中……

發(fā)明專利:

1. 一種摻釓液體閃爍體 丁雅韻; 張智勇; 曹俊 【中國專利】中國科學(xué)院高能物理研究所 2011-05-18

2. 一種光電倍增管 王貽芳; 錢森; 趙天池; 曹俊 【中國專利】中國科學(xué)院高能物理研究所 2010-12-22

論文專著:


在國際核心刊物上發(fā)表文章60多篇。

出版專著:

資料更新中……

發(fā)表英文論文:

1. Kettell S, et al. A precision measurement of the neutrino mixing angle theta(sub 13) using reactor antineutrinos at Daya-Bay[R]. Daya-Bay Collaboration (Guo X H, et al). 2007. 156pp. hep-ex/0701029

2. Collaboration H.Measurement and QCD analysis of neutral and charged current cross sections at HERA[J]. Eur Phys J, 2003, C30: 1-32.

發(fā)表中文論文:

1 暗物質(zhì)探測雙發(fā)光晶體技術(shù) 孫希磊; 呂軍光; 胡濤; 周莉; 曹俊; 王貽芳; 占亮; 章愛武; 周詳; 段斯涵; 丁雪峰; 張坤; 王志剛; 蔡嘯; 俞伯祥; 方建; 謝宇廣; 高龍; 牛順利; 孫麗君 核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室; 中國科學(xué)院高能物理研究所; 武漢大學(xué); 華中師范大學(xué) 【中國會議】第十六屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集(上冊) 2012-08-15

2 CsI(Na)雙發(fā)光脈沖波形分辨研究 段斯涵; 孫希磊; 丁雪峰; 周詳; 占亮; 王貽芳; 曹俊; 呂軍光; 張坤; 黃光明 華中師范大學(xué); 中國科學(xué)院高能物理研究所; 武漢大學(xué) 【中國會議】第十六屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集(上冊) 2012-08-15

3 大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗摻釓液體閃爍體 丁雅韻; 張智勇; 曹俊; 劉金昌 中國科學(xué)院高能物理研究所核分析技術(shù)重點實驗室/實驗物理中心/粒子天體物理中心 【中國會議】中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集(第一卷•第7冊) 2009-11-18

4 大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗 曹俊 代表大亞灣中微子實驗國際合作組; 中國科學(xué)院高能物理研究所 【中國會議】中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報告——中國核學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集(第一卷•第7冊) 2009-11-18

5 用于反應(yīng)堆中微子實驗的摻釓液體閃爍體的研制 張智勇; 丁雅韻; 李子杰; 曹俊; 張家文 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院高能物理研究所 【中國會議】首屆核化學(xué)與放射化學(xué)青年學(xué)術(shù)交流會論文摘要集 2006-10-01

6 用于反應(yīng)堆中微子實驗的摻釓液體閃爍體的研制 張智勇; 丁雅韻; 李子杰; 曹俊; 張家文 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院高能物理研究所 【中國會議】第十一屆全國活化分析學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編 2006-09-01

7 大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗站 曹俊 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)研究局; 中科院高能物理研究所大亞灣工程 【期刊】中國科學(xué)院院刊 2011-05-15

8 大亞灣實驗發(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩 曹俊 中國科學(xué)院高能物理研究所 【期刊】現(xiàn)代物理知識 2012-06-30

9 一類高效低毒安全的新型液體閃爍體 丁雅韻; 張智勇; 曹俊; 周莉 中國科學(xué)院高能物理研究所 【期刊】核電子學(xué)與探測技術(shù) 2012-05-20

10 液體閃爍體衰減長度和光產(chǎn)額的測量 劉金昌; 李祖豪; 楊長根; 王貽芳; 曹俊; 張智勇; 丁雅韻; 李金; 關(guān)夢云; 鐘瑋麗; 孫亞軒 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院高能物理研究所 北京 【期刊】高能物理與核物理 2007-01-30

11 大亞灣與反物質(zhì)之謎 曹俊 北京中國科學(xué)院高能物理研究所 【期刊】現(xiàn)代物理知識 2007-06-01

12 反應(yīng)堆中微子實驗的基線優(yōu)化 孫亞軒; 曹俊; 陸錦標(biāo); 馬宇倩; 王貽芳; 楊長根 中國科學(xué)院高能物理研究所實驗物理中心; 中國科學(xué)院高能物理研究所實驗物理中心; 中國科學(xué)院高能物理研究所粒子天體物理重點實驗室; 中國科學(xué)院高能物理研究所粒子天體物理重點實驗室 北京; Department of Physics; University of Californiaat Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory; Berkeley; California94720 【期刊】高能物理與核物理 2005-06-21

13 水基切倫科夫量能器模型的研究(英文) 陳明君; 王貽芳; 何景棠; 孟祥承; 俞梅凌; 楊長根; 曹俊 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)院高能物理研究所; 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥 【期刊】高能物理與核物理 2005-10-21

榮譽(yù)獎勵:


1. 2004年入選中國科學(xué)院“引進(jìn)國外杰出人才”。

2. 2012年入選中國嬌子青年領(lǐng)袖候選人。

資料更新中……

媒體報道:


曹俊:樂觀的物理學(xué)家

曹俊,中科院高能物理研究所研究員,自2003年起從事大亞灣中微子實驗的研究,先后負(fù)責(zé)物理與軟件、中心探測器研制等工作,現(xiàn)在負(fù)責(zé)物理分析。今年3月,大亞灣中微子國際合作組公布了中微子的θ13的數(shù)值,這是中國本土首次測到的基本物理學(xué)參數(shù)。當(dāng)天,李政道發(fā)來賀電,“這是物理學(xué)一個有基礎(chǔ)重要性的 成就”,而在接受《科學(xué)》雜志采訪時,美國杰弗遜國家實驗室的一位高能物理學(xué)家說:這是首次來自中國的對物理科學(xué)的實質(zhì)性貢獻(xiàn)。

變化的中微子

對于自己正在研究的“中微子振蕩”,曹俊的理解很簡單,就好像一群馬跑著跑著,一部分變成了牛,一部分變成了羊,而他的研究,則是“看看反應(yīng)堆中出來的‘馬’中微子,跑完一段路后還剩下多少個……”

作為基本粒子中的一個,中微子最大的特征就是變幻莫測,難以測量。在這個粒子還只是個猜測的時候,它的預(yù)言者、奧地利物理學(xué)家泡利曾認(rèn)為自己的想法很荒謬一個很小、不帶電、幾乎測不到的粒子,這聽上去像皇帝的新裝。泡利以一箱香檳酒為賭注,認(rèn)為沒人能觀測到自己預(yù)言的那個粒子。不料26年后,他損失了一箱香檳。

利用氯化鎘溶液,美國人首先捕捉到了中微子在那玩意兒中,中微子會被捕獲,然后通過液體閃光體發(fā)出光信號。被證實存在后,中微子的另一個麻煩出現(xiàn)了,它們會莫名其妙地消失。無論如何去捕獲,能被抓住的太陽中微子都只有理論預(yù)言的1/3,當(dāng)時的人們還知道中微子應(yīng)該有3種,于是就有人想到,跑掉的那2/3是不是變成了其他種類的中微子,導(dǎo)致探測器觀測不到。

到1998年,利用日本神岡町一個裝了5萬噸水的大水罐,人們發(fā)現(xiàn)了中微子變身的秘密,這種變身被稱為“振蕩”,3種中微子互相變化的振蕩角度分別被寫作:θ12、θ23和θ13。在過去幾十年中,科學(xué)家們已經(jīng)通過大氣中微子和太陽中微子實驗測量到了θ12和θ23。而且,2002年,因?qū)Α坝钪嬷形⒆印钡臏y量,超級神岡實驗的小柴昌俊和發(fā)現(xiàn)太陽中微子丟失的戴維斯被授予了諾貝爾物理學(xué)獎。至此,中微子振蕩的框架幾乎只需一個θ13就完美了。

2012年3月8日,曹俊所在的大亞灣中微子實驗國際合作組公布了sin22θ13的數(shù)值0.092,誤差0.017這是中國本土首次測到的基本物理學(xué)參數(shù)。消息傳到美國的當(dāng)天,李政道發(fā)來賀電:“這是物理學(xué)一個有基礎(chǔ)重要性的成就。”接受《科學(xué)》雜志采訪時,杰弗遜國家實驗室的一位高能物理學(xué)家也評論道:這是首次來自中國的對物理科學(xué)的實質(zhì)性貢獻(xiàn)。

4月27日,論文《大亞灣發(fā)現(xiàn)電子反中微子消失》在美國《物理評論快報》正式發(fā)表,作者是中科院高能所的研究員曹俊。

“唯象”物理

從玉泉路上的中國科學(xué)院研究生院向里走,經(jīng)過一個被戲稱為“科學(xué)技術(shù)頂個球”的雕像,就是高能物理研究所了,曹俊的主要工作場所就在這里。作為一個高能實驗物理學(xué)家,曹俊的辦公室里空蕩蕩的,沒有書,桌上放了臺手提電腦。我問他,是不是今天的粒子物理學(xué)家還像愛因斯坦的時代一樣,只要一張紙一支筆就夠了?“不是,現(xiàn)在主要靠它。”他指了指電腦。

他很耐心地向我們解釋了一陣子振蕩角度,“那不是個真實的角度,是一種參數(shù)化的表達(dá)方式,是個概率,中微子的變化概率隨飛行距離呈余弦振蕩,最多有sin22θ13的幾率變成其他中微子……”不過,很抱歉的是,我和攝影師還是無法像物理學(xué)家一樣,把概率看成像紙面上的三角形一樣的真實具體的存在,于是,討論很快進(jìn)入了下一個問題。

“為什么要學(xué)物理?”

“小時候就對物理的、化學(xué)的、天文的東西很感興趣,那時候看很多這方面的書,都很喜歡,惟一不感興趣的是一本講人類起源的書。”

在自然科學(xué)里,物理常被稱作皇帝,數(shù)學(xué)被認(rèn)為是皇后,一帝一后究竟誰更重要,爭論不休且無結(jié)論,不過,總的來說,人們普遍認(rèn)為,數(shù)學(xué)是邏輯的,物理是實驗的。年輕時,曹俊曾立志做一個像霍金一樣純正的理論物理學(xué)家,能夠用純粹的數(shù)學(xué)作為研究工具,站在數(shù)學(xué)和物理的塔尖上,卻因為研究生面試失利,到了高能所,后來又誤打誤撞進(jìn)了實驗物理的圈子。后來卻證明這是好事情:“我的思維方式其實更適合做實驗,不喜歡復(fù)雜公式,喜歡一閉上眼,物理過程能像電影一樣在腦子里上演一遍。”

作為一個實驗物理學(xué)家,曹俊沒有時間看美劇《生活大爆炸》,他的大部分工作是解決有關(guān)實驗的一些瑣碎事情。他曾經(jīng)花了兩年多時間與機(jī)械、材料,甚至化學(xué)打交道,完成了中微子探測器的設(shè)計。至于理論,他說,偶爾他們也對實驗結(jié)果進(jìn)行一些“唯象”的分析“唯象”,“意思是基于實驗的”,不像那些更有野心的理論物理學(xué)家,能夠在頭腦中創(chuàng)造一整個宇宙,“我們只做基于實驗結(jié)果的模型假設(shè)。”

我問這位物理學(xué)家:你是否覺得目前的物理學(xué)框架已經(jīng)基本完成,基礎(chǔ)物理學(xué)家已經(jīng)無事可做了?“沒有呀,”他說,“現(xiàn)在還有很多問題需要解決,比如‘上帝粒子’黑格斯,比如中微子從歷史上看,小烏云也許會導(dǎo)致新的物理學(xué)革命。”

終于見到你們了,真好!

從高能所博士畢業(yè)后,曹俊先去法國,又去了美國的費(fèi)米實驗室。2004年,應(yīng)高能物理所的王貽芳(現(xiàn)任中科院高能物理研究所所長)之邀回國,在大亞灣核電站旁邊的一座花崗巖的小山上,籌備一個尋找θ13的實驗。

那幾乎是地球上最適合測量θ13的地方大亞灣核電站的功率是世界第二,釋放的中微子足夠多,而花崗巖的山體則可以阻隔宇宙射線的干擾。據(jù)說,在大亞灣實驗基地的控制室,一塊白色演示板上勾勒著一個卡通形象:“θ13”揮著手,出現(xiàn)在研究者面前,說:“終于見到你們了,真好!”

2011年8月15日,大亞灣實驗第一個實驗廳開始獲取數(shù)據(jù)。今年3月,它公布了θ13的精確角度,這是人類第一次測到它。用了半年就獲得重大成果,曹俊認(rèn)為,“我們是幸運(yùn)的,過程其實不順利。”

2004年籌備之初,王貽芳就開始利用一切機(jī)會為大亞灣項目爭取資金,最終,除了國內(nèi)1.57億人民幣,大亞灣項目還拿到了美國能源部的3400萬美元,成為美國能源部在國外投資的第二大基礎(chǔ)科學(xué)項目。不包括前期的勘測設(shè)計,從2007年到2011年,大亞灣基地建了4年,在距大亞灣核電站360米的地下百米深處挖了3公里的隧道,建起了3個裝有超過2000噸純水的實驗廳“主要困難是在核電站附近的花崗巖中挖地道,爆破時,需要極高的安全標(biāo)準(zhǔn)”。不過,“利用施工的時間,完成了大部分的探測器制作,陸續(xù)運(yùn)到現(xiàn)場組裝。這樣土建完成不久,我們就開始取數(shù)了。”

這樣一個實驗的成功秘訣是精密策劃的嗎?

“建設(shè)上需要精密策劃,但好的物理成果都是無法規(guī)劃的。日本超級神岡第一次測到大氣中微子振蕩的實驗,原本是想測質(zhì)子衰變,沒測到,反倒意外地測到了中微子振蕩。”

中微子的新物理

發(fā)現(xiàn)中微子第三種振蕩的角度,會帶來什么?

曹俊解釋道:根據(jù)預(yù)先的計算,實驗前我們就知道,如果θ13的數(shù)值太小,則中微子的CP相角無法測量,目前用中微子來解釋宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)不對稱的理論就可能是錯的;但如果這個數(shù)值足夠大,我們就能測量中微子的CP相角,用中微子來解釋宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的不對稱。

而測量結(jié)果顯示,θ13的數(shù)值出乎意料地大,“下一步,就該測CP相角了。”

那么,大亞灣實驗會不會像日本的超級神岡實驗一樣,拿個諾貝爾獎?

未作遲疑,曹俊就很認(rèn)真地回答:“靠現(xiàn)在的工作拿諾獎,不太可能。不過,誰都不知道,再過幾年,這里會做出什么樣的工作來,而且我們已經(jīng)培養(yǎng)了一批很棒的年輕人……”

曹俊答《南方人物周刊》問

人物周刊:你對自己的現(xiàn)狀滿意嗎?

曹俊:我覺得挺好。

人物周刊:你今天取得的成就,有什么樣的心得可以與他人分享?

曹俊:我覺得我們這兒的年輕人,每個人都在踏踏實實工作,對物理的貢獻(xiàn)都是很大的,其中一部分人因為運(yùn)氣,會做出大家都能看得見的東西,我就屬于幸運(yùn)的那一批。

大亞灣項目看上去蠻順利的,2011年8月剛剛開始工作,經(jīng)過了6個月,就開始有重要結(jié)果順利出來了。不過順利是大家看得見的,愁得睡不著也是經(jīng)常的。我覺得,順或不順主要是看怎樣去解決碰到的困難吧。

人物周刊:對你父母和他們成長的年代,你怎么看?你理解他們嗎?

曹俊:沒有代溝,我覺得我挺了解他們的。

人物周刊:你對這個時代有什么話不吐不快?

曹俊:我覺得沒什么,要建設(shè)性地看問題。我覺得現(xiàn)在的中國,抱怨的人太多了。

人物周刊:你覺得你的同齡人最大的問題是什么?

曹俊:浮躁,被綁架的浮躁。我自己就經(jīng)常遇見這種“被綁架的浮躁”。我經(jīng)常發(fā)現(xiàn),連續(xù)好幾天,我會感覺自己沒干活,找不到時間真正在思考物理問題,思考如何把數(shù)據(jù)處理得干凈、漂亮。

后來我也考慮過,自己這些時間去哪了?為什么國內(nèi)我這個年齡段的研究人員都會覺得自己很忙?然后我發(fā)現(xiàn),如果在美國或者其他成熟的西方國家,我這個年齡的科學(xué)家基本上還屬于親自干活的,但在中國,我就得考慮些方向性,甚至管理方面的工作,然后讓組里的年輕人去寫代碼、干活。這樣肯定是有壞處的,我的學(xué)生跟我做同樣的工作,完成質(zhì)量肯定是不一樣的。但這也比較矛盾,目前狀況下,必須考慮如何把10個人的能力發(fā)揮到最大,把事情完成,而不僅僅是一個人去做一個質(zhì)量更高的分析結(jié)果。

人物周刊:你認(rèn)為什么樣的人稱得上有領(lǐng)袖氣質(zhì)?你的同齡人中夠得上青年領(lǐng)袖的還有誰?

曹俊:我不知道。我只對科技界了解,但科技界其實不需要領(lǐng)袖,因為領(lǐng)袖大部分是一種組織行為。科技界應(yīng)該是只有榜樣,沒有領(lǐng)袖。

人物周刊:責(zé)任、權(quán)利和個人自由,你最看重哪一個?

曹俊:責(zé)任吧。

人物周刊:對你影響最大的一本書、一部電影? 

曹俊:電影不知道。書?該是小時候看的《十萬個為什么》吧。

人物周刊:你有沒有不安?最大的擔(dān)憂是什么?

曹俊:我覺得你好幾個問題都是面對困難怎么辦。只要不怕困難,那就不用擔(dān)心了。

人物周刊:作為一個物理學(xué)家,難道你從來沒有擔(dān)心過,中國在高能物理方面的投入會像美國一樣縮減?

曹俊:那就是對中國整個前景的擔(dān)憂了。我個人覺得,中國再(像現(xiàn)在這樣)發(fā)展個20年沒問題的,我們很多地方都不行,不行的話,就有很大的提高的余地。我們做探測器的時候,要去工廠,很多工廠的生產(chǎn)水平、管理水平都很差,很多地方看不順眼。不過到最后,東西還是能做出來,我們的高要求也順便提高了工廠的技術(shù)水平和管理水平。

文章來源:《南方人物周刊》2012年第20期

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