2020年11月12日,著名物理学家、2002年诺贝尔物理学奖得主小柴昌俊逝世,享年94岁。小柴昌俊的一生颇富传奇性:他是一个考入东京大学物理系的学霸,但又是他那一届物理系学生中的倒数第一的学渣;他负责著名的神冈探测器,在退休前1个多月,这个探测器成为首次探测到超新星中微子的两个探测器之一。
小柴昌俊能力过人,擅长培育人才,他自己成为诺贝尔奖得主,他的一名学生也成了诺贝尔奖得主,另一学生差点也得了诺贝尔奖得主。他以杰出的实验室领导才能著称,他负责的神冈探测器在他与他学生的发展下,不断升级,不断占领相关领域高地,为人类研究中微子天文学与理论物理贡献了极重要的力量。
小柴昌俊于1926年9月19日出生于日本爱知县丰桥市。
他的父亲是军人,他小时候的梦想是当一个军人或音乐家,后来因为小儿麻痹症,右手残疾,梦想破灭。在医院期间,他读了爱因斯坦的书,对物理产生兴趣。读高中期间,小柴昌俊的物理成绩并不好。受到刺激后,小柴昌俊发愤图强,找学霸同学辅导自己,苦读物理,最终于1948年考上了东京大学的物理专业。虽然大多数学科的成绩是良,但在充斥学霸的东京大学物理系,小柴昌俊的综合成绩稳居倒数第一。
1951年,小柴昌俊大学毕业。
虽然倒数第一,但幸好有两门实验课优秀,他得以继续读研究生,研究课题是拍摄宇宙线。1953年,小柴昌俊在东京大学获得硕士学位,然后申请到奖学金,来到罗彻斯特大学读博士。1955年,小柴昌俊获得博士学位,前后只用了2年。博士毕业之后,小柴昌俊先是当了3年研究助理,然后回到东京大学,任原子能研究所副教授。1970年,他成为东京大学教授。此后,小柴昌俊担任了多个与实验室领导有关的职务。
这些实验室中,最重要的是位于神冈的那个实验室。
1967年,苏联物理学奖、“苏联氢弹之父”萨哈罗夫提出一个猜想:质子会衰变。小柴昌俊负责的项目组是探测质子衰变信号的项目组之一。经过考察,小柴昌俊将实验室的地址确定在神冈町的一个巨大的地下矿井。神冈探测器于1982年开始建设。按照设计,它是一个巨大的地下水罐,罐子里装着2140吨高度纯净的水,里面自然包含着大量质子。
这个水罐内表面放置大约1000个“光电倍增管”。1983年4月,神冈探测器建设完毕,一直运行到1985年,这个时期的神冈探测器也被称为“神冈1”。1985年,神冈1开始被升级为神冈2。
1987年2月24日,多伦多大学天文系的研究生伊安·谢尔顿在位于智利的Las Campanas天文台拍摄大麦哲伦云星系照片,冲洗后与之前拍摄的照片比较,发现里面突然出现了一颗5等星。
谢尔顿意识到有大事发生了,他立即走到室外,抬头就在大麦云看到了一颗突然变亮的星。这是一颗超新星,一颗注定名垂青史的超新星,因为它是此前近400多年来距离地球最近的超新星,它与地球的距离仅17万光年。更让人震惊的事情是,在伊安·谢尔顿观测到这颗超新星发出的光之前约22小时,地面上的三个探测器分别独立地探测到这个超新星发出的反中微子。
2002年,小柴昌俊因为对“在天体物理学领域做出的先驱性贡献,尤其是探测宇宙中微子”而获得了诺贝尔物理学奖。与小柴昌俊分享2002年诺贝尔物理学奖的是雷蒙德·戴维斯与里卡尔多·贾科尼。戴维斯获奖的原因是发现了太阳中微子,贾科尼获奖的原因对宇宙X射线源的先驱性贡献。
“名师高徒”可以用来形容小柴昌俊与他的学生户冢洋二与梶田隆章的关系。利用超级神冈探测器证实大气中微子振荡现象的团队就是由户冢洋二与梶田隆章领导的。2015年,梶田隆章与阿瑟·麦克唐纳分享了2015年的诺贝尔物理学奖。户冢却因为于2008年因大肠癌逝世而失去了分享诺奖的机会。