理工女故事 | 法比奥拉·吉亚诺蒂:欧洲核子研究中心的新领航者

2016年起,意大利物理学家法比奥拉·吉亚诺蒂将成为欧洲核子研究中心(CERN)主任,也是担任此职位的首位女性。渴望用人类科技撬开宇宙秘密的吉亚诺蒂,究竟是怎样一个人?领导全世界最大的实验物理机构,与上万名科学家一起工作,又是怎样的体验?

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文 / 郑利昕

2016年1月1日起,意大利物理学家法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)将成为欧洲核子研究中心(CERN)的第16届主任,也是担任职位的第一位女性,任期为五年。

如果这句话有点难以理解,或者你在疑惑为什么我们要关注一个外国实验室主任换届的事情,那么我再详细阐述一下背景:

欧洲核子研究中心是世界上最大的物理研究机构。为了探索物理学最根本的问题——基本粒子及其相互作用——它每年花销约55亿美元,差不多等于摩纳哥每年的国内生产总值,单单电费就要每年2.8亿美元。它所拥有的实验设备包括大型强子对撞机LHC,也就是世界上最大的加速器;2013年7月4日,CERN的科学家宣布发现希格斯玻色子,即捕获了赐予万物以质量的“上帝粒子”,就是LHC的功劳。

在发现“上帝粒子”的过程中,贡献最大的实验组之一叫做ATLAS;这个由来自37个国家的约3000名科学家组成的庞大实验组,从2009年开始就由吉亚诺蒂领导。她称自己为ATLAS的“Spokeswomen”,即发言人。

而从2016年开始,吉亚诺蒂将领导整个CERN开始新的征程。

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图:CERN全景图,图中所示的大圆即为LHC,其周长约27公里,位于地表以下一百米。

世界上最大的物理机构

如果你读过李政道写的《吴健雄和宇称不守恒实验》,那么对五十年前的核物理前沿实验,你大概会有这样的印象:一个隶属于大学的地下实验室,几个合作者和研究生,以及几个月的冲刺……当然,现在绝大多数物理研究实验室也差不多是这种“小作坊”的样子,只是仪器更贵,研究生更多;然而在吴健雄之后,粒子物理领域已经发生了沧海桑田的变化。

二战后的美国科学界发展迅速,欧洲科学家不再屹立于世界之巅。有感于此,一些有远见的科学家建议成立一个跨国物理学研究机构,共同推进欧洲粒子物理领域的发展——这不但能促使各国科学家紧密合作,也能由各个国家来分摊日渐高昂的实验花销。

1952年,12个欧洲国家政府共同签署,成立了欧洲核子研究理事会(European Council for Nuclear Research),简称CERN。两年后,该机构改名为欧洲核子研究中心(European Organization for Nuclear Research),但保留原来的简称。

今天的CERN由21个成员国组成,研究者超过一万人,包括来自608个大学和研究机构的教授、访问学者和学生;中国也已经有十余所大学与其建立了合作关系。

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图:以吉亚诺蒂为封面人物的《时代》周刊

揭开宇宙的终极秘密

当吉亚诺蒂在米兰大学选择粒子物理作为专业之时,她大概没有想到自己日后会成为世界上最大的物理机构的主任,领导一万名世界各地的科学家。高中时选修了不少文学、哲学与艺术课程的她,也许当时只是觉得,粒子物理可能会有助于解决那些哲学提出的最本质、最基础的问题。由于喜欢动手制作东西,她选择了做实验而不是理论,从此日夜与复杂的大型机器打交道。

吉亚诺蒂上大学时就参与了CERN的项目——那是八十年代初,传递弱相互作用的W及Z玻色子刚刚被发现。她知道这个领域有广阔的前景,并愿意投身其中。1994年,她加入CERN,并很快开始了ATLAS的实验工作。

转眼间,二十多年过去了,吉亚诺蒂已经从一个青涩的博士生成长为ATLAS的领航者。说起来,她现在只是叫做“ATLAS发言人”,马上要上任的职位也只有“主任”这么个谦虚的称号;但与商界类比,如果顶尖大学的教授相当于公司CEO,那么CERN的主任就相当于一间跨国超级大公司的CEO。

为了让实验顺利进行下去,吉亚诺蒂的日常工作包括自上而下的所有过程:制定实验的全局战略,监控和督查七千吨的大仪器每天的实验和运行状况,以及管理在庞大的团队里总会出现的财务和人力问题等。

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吉亚诺蒂在ATLAS探测器中

据与吉亚诺蒂打过交道的同事描述,她在所有场合都能保持冷静的态度。“我从来没有看见过她发脾气,或者说话时提高音量,”她在ATLAS的同事Benedetto Gorini说,“我们知道在哪儿能找到她;面对任何事情,她总是能微笑应对。她有那么大的压力需要承担,还能这么冷静,真是太厉害了。”另一位CERN的同事则说:“要在粒子物理领域存活本来就非常困难。如果一名男性做错了什么事,那只是做错了而已;如果一名女性做错了什么,就会被视为无可挽回的致命大错误。”

2015年6月,在停机维护和升级两年后,LHC重新全面启动了;它现在可以把质子加速到13TeV,每秒钟发生十亿次质子对撞,速率是之前的两倍。截至今天,已经有微弱的迹象暗示他们发现了一个新粒子——一个比希格斯玻色子更重的玻色子;这是否只是数据上的波动,还是另一个大发现?吉亚诺蒂上任CERN负责人后,是否会揭开什么终极宇宙秘密?她又会带领这个超级无敌科学舰队驶向何方?让我们拭目以待!


如果想了解更多关于CERN和粒子物理的知识,以下是一些推荐:

  1. 在CERN的官网上有一个很酷的视频,讲述了CERN成立这半个多世纪来突破人类知识疆域,带给世界的各种科学技术成果。一点剧透:互联网是在CERN被发明的!

  2. 中科院高能物理研究所有一篇精彩图文报道:《走进神秘的欧洲核子研究中心》

  3. 另外,有一部描述CERN的纪录片Particle Fever,零距离拍摄希格斯玻色子发现过程,里面有大量拍摄吉亚诺蒂的镜头,推荐大家看一看。


参考资料


作者简介

郑利昕,安徽合肥人,中科大毕业,美国宾州费城天普大学(Temple University)物理系凝聚态方向博士生。

此文献给我的挚友陆明剑,他于2015年9月28日遇车祸去世。2013年9月到2015年9月期间,陆明剑曾在CERN丁肇中主持的AMS实验室交流学习。


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