美國中國科學競賽在尋找中微子方面不斷擴大 - 彭博社

插圖：Maggie Cowles 為彭博社繪製

中國在尋找幽靈粒子方面領先於美國（音頻）

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在中國南部地下深處的一個洞穴裏，科學家們正在緊鑼密鼓地為一個600噸的球體做最後的準備，這個球體可能會解開宇宙最大的謎團。

數十名工人被安全帶和繩索固定，分佈在這個12層高、鋼板包裹的亞克力球體的表面上。他們的鉚接和鑽孔聲在地下室迴盪。

這個超凡脱俗的球體是 江門地下微子觀測站 的核心，這是一個價值3億美元的設施，旨在探測以接近光速運動的亞原子粒子——微子。通過研究微子的質量，科學家們希望獲得關於大爆炸的新見解，以及宇宙擴張的速度。

JUNO 預計將在經過約10年的建設後於2025年8月開始收集數據，使中國在全球競賽中領先，旨在繪製幾乎沒有質量和電荷的所謂幽靈粒子，這些粒子每秒以數十億的數量穿過人類身體。日本的 超級神岡探測器 預計要到2027年才會開始數據收集，而美國的 深地下微子實驗 預計將在2030年代開始。

隨着美中在科技領域的競爭加劇，JUNO證明了中國作為科學超級大國的地位日益增強。

“在科學中，成為第一是最重要的，”項目負責人、中國科學院高能物理研究所所長王義芳説。“成為第二毫無意義。”

在中國廣東省江門市的江門地下 neutrino 觀測站（JUNO）地下設施中正在建設的探測器上的光電倍增管，拍攝於10月11日。攝影師：Qilai Shen/Bloomberg通過研究中微子的質量，科學家希望獲得對大爆炸的新見解，以及宇宙擴張的速度。攝影師：Qilai Shen/Bloomberg位於廣東省開平市的地下實驗室距離陡坡隧道的纜車行程僅需15分鐘。該球體位於地表下約700米（2300英尺）處，以便岩層可以阻擋宇宙射線干擾實驗。JUNO的主要作用是探測和測量來自53公里外的兩個核電站發出的反應堆中微子。該設施還將觀察來自太陽的太陽中微子、來自地球內部的地中微子以及地球表面上產生的大氣中微子。

這個空心球體由一個鋼框架固定在一個44米深的圓柱形水箱的中心，並將被浸沒在水中。然後，它將被填充20000噸液體閃爍體——一種將各種高能輻射轉化為光的材料，當中微子通過時會閃爍。

科學家們希望瞭解更多關於中微子的質量以及它們在稱為振盪的過程中如何改變身份。這反過來可能揭示更多關於物質的本質和宇宙演化的細節。

JUNO建立在距離深圳約45公里的大亞灣反應堆中微子實驗的基礎上，該實驗於2011年底開始收集數據，並發現了一種新的中微子振盪類型。它是美國和中國之間最大的基礎研究合作。

來自近20個國家和地區的74個機構的700多名科學家參與了JUNO項目，包括法國、意大利、俄羅斯和德國。然而，美國的參與遠低於大亞灣實驗，因為兩國之間日益緊張的關係削弱了合作。美國的學者和研究人員仍然參與其中，但王表示美國能源部已削減資金。能源部沒有回應電子郵件請求的評論。

在十月的一次媒體參觀中，研究人員對他們所看到的基礎科學的政治化表示遺憾。JUNO團隊的一名成員在洞穴中帶領記者時——警告他們不要觸摸從花崗岩牆壁漏出的水——表示，為了使此類實驗成功，他們需要來自世界各地其他科學家的驗證，包括美國。

一些科學家表示，他們不再能夠自由地與美國同行會面；王説他已經兩次被拒籤。

通過研究中微子的質量，科學家們希望獲得對大爆炸的新見解，以及宇宙擴張的速度。攝影師：沈奇來/彭博社美國曾經願意與中國分享其研究成果，部分原因是美國在科學和技術上的主導地位。1979年，隨着中國向世界開放，兩國簽署了《科學技術合作協議》，為超過四十年的合作鋪平了道路。高峯出現在奧巴馬政府期間，成立了美中清潔能源研究中心，為氣候合作奠定了基礎。1979年的協議在八月底到期。

美國和中國在科學和技術領域的競爭正在加劇，而研究顯示合作的水平正在下降。

為Springer Nature撰寫關於中國和科學的雅各布·德雷耶表示，拜登政府限制中國半導體和人工智能發展的努力給北京帶來了“它最需要的——心理上的感覺，如果中國無法解決問題，一個惡霸就會欺負它。”

“激烈的競爭是一種強大的力量，能夠催生創新，”他説。

中國國家主席習近平呼籲國家 加快 基礎科學研究，以便在關鍵技術上實現自給自足。這位曾在著名的清華大學學習 化學工程 的主席，將科學視為未來經濟增長的驅動力，因為其他支柱如房地產和國內 消費 正在減弱。

中國正在特別重視量子技術的投資。麥肯錫公司在一份 2022年報告 中表示，該國已承諾投入153億美元的公共資金用於量子計算，超過歐盟各國政府的兩倍，且是美國承諾支出的八倍。中國共產黨去年成立了一個 中央科技委員會 以更好地協調政府政策。

美國自己的科學與技術行動委員會認為，除非聯邦政府在未來五年內至少將研究和開發以及STEM教育的支出相對於GDP翻倍，否則中國將超越美國，成為科學、技術和創新的世界領導者。在2023年的一份報告中，由25位學術界、非營利組織和企業領導人組成的團體表示，中國是一個“堅定而強大的”競爭者。

中國在全球研發支出中的份額從2000年的5%上升到2019年的22%，而美國則從37%下降到27%，委員會表示。根據報告，中國在2020年發表的同行評審文章比美國多38%。到2025年，中國在STEM領域的年度博士畢業生人數將幾乎是美國的兩倍。

俄勒岡大學的名譽教授理查德·薩特邁爾通過科學和技術的視角研究美中關係，他表示中國正在迅速發展，JUNO設施證明了其對基礎科學的重視。

薩特邁爾説：“合作的下降在許多方面對科學來説是一個雙輸的結果。找到一個雙方都能接受的合作方案是一個棘手的問題，只要政治分歧和地緣政治競爭持續，這個問題就會一直存在。”