小柴昌俊：听见恒星死亡的人

一个埋在日本矿井深处的超纯水箱，原本是为了观测质子衰变而建造的，却捕捉到了完全不同的东西：一小撮来自大麦哲伦云中一颗爆炸恒星的幽灵粒子。1987年的那一刻，天文学获得了第二种感知方式。这是人类第一次通过光以外的手段观测到宇宙事件，中微子天文学由此诞生。那位坚持以这种方式建造探测器的物理学家，在学生时代曾是班里成绩垫底的学生。

早年生活

小柴于1926年9月19日出生在丰桥，父亲是军官小柴俊男，母亲是小柴早子。他三岁时母亲去世，父亲娶了母亲的姐姐。他在横须贺长大，在东京读高中。他最初的热情是德国文学，而不是物理学；据他自己说，他是因为一位老师令人沮丧的言论而转行的——这是一种改变了职业生涯的恶意。在第一高等学校，他的学业困难到需要室友朽津耕三为他补习。

训练

他于1951年毕业于东京大学，作为富布赖特学者前往美国，并于1955年在罗切斯特大学获得物理学博士学位。1955年至1958年，他在芝加哥大学担任研究助理，1959年至1962年，他担任芝加哥高能物理与宇宙射线实验室代理主任。他在日本的导师是诺贝尔奖得主朝永振一郎，朝永也是小柴婚姻的媒人。他在20世纪50年代末与艺术博物馆馆长加藤京子结婚；他们育有一子一女。

他于1958年回到东京大学原子核研究所担任副教授，1970年升任正教授，1987年成为名誉教授。此后，他于1987年至1997年在东海大学任教，后来担任国际基本粒子物理中心的高级顾问。

神冈探测器

小柴与中畑雅行和铃木洋一郎设计的探测器旨在回答一个不同的问题：质子是否像某些大统一理论所预测的那样衰变。神冈探测器从未见过质子死亡。但一旦经过改造，它就能记录中微子——这些粒子相互作用极其微弱，每秒有数万亿个穿过人体而不产生任何影响，因此需要数千吨屏蔽水和大量光电倍增管才能捕捉到哪怕几个。

它证实了中微子是由太阳中的核聚变产生的，这是对驱动恒星过程的直接观测。它计数的中微子数量也比太阳理论要求的要少。这种短缺——太阳中微子问题——成为了物理学中最尖锐的异常之一：要么太阳模型错了，要么中微子在途中发生了什么变化。

超新星1987A

1987年，一颗恒星在大麦哲伦云中爆炸，神冈探测器记录了它的中微子。其意义怎么强调都不为过。此前对宇宙的每一次观测都是用电磁辐射进行的。这里发生了一场剧烈的恒星死亡，由从坍缩核心中流出的粒子报告，携带了任何光子都无法传递的信息。中微子天文学始于这次探测。

超级神冈探测器

更大的继任者超级神冈探测器于1996年上线，解决了太阳中微子问题。它证明了中微子振荡——即中微子在飞行中会在三种类型之间转换。太阳产生的数量与理论预测完全一致；早期的探测器只是对它们在途中转化成的种类视而不见。由于只有有质量的粒子才能振荡，这一结果推翻了中微子无质量的既定假设，并迫使人们对标准模型进行修订。

荣誉

荣誉接踵而至：1985年获得德意志联邦共和国功绩勋章，1987年获得朝日奖和仁科纪念奖，1989年获得日本学士院奖，1997年获得洪堡奖和日本文化勋章，2000年获得沃尔夫物理学奖。2002年，他与雷蒙德·戴维斯和里卡尔多·贾科尼共同获得诺贝尔物理学奖，“以表彰他们在天体物理学领域的开创性贡献，特别是对宇宙中微子的探测”，同年还获得了帕诺夫斯基奖，2003年获得本杰明·富兰克林奖章。在他获得诺贝尔奖宣布的第二天，化学家田中耕一赢得了化学奖——这是日本获奖者之间诺贝尔奖颁发间隔最短的一次。

他于2002年被授予杉并区荣誉市民，2003年被授予东京都荣誉市民，当选为美国物理学会会士，并于2003年获得旭日大绶章。小柴厅于2005年在东京大学开放，小柴奖于2003年设立。

晚年

小柴对学生的信任是著名且具体的。“在继承我工作的弟子中，有两人值得获得诺贝尔奖，”他说，指的是户冢洋二和梶田隆章。梶田因振荡工作在2015年获得了物理学奖；户冢没能活着领奖，2010年小柴以他的名字设立了一个奖项。退休后，他听莫扎特音乐，并以毫不掩饰的热情玩电子游戏，自称是世界上最年长的游戏玩家，并将《最终幻想》列为他的最爱。他于2020年11月12日在东京江户川医院去世，享年94岁。

小柴为何重要

他将一个在既定目标上失败的实验转化为一种观察宇宙的全新方式。神冈探测器及其继任者将中微子从理论上的麻烦变成了天文仪器，为物理学家提供了中微子具有质量的第一个确凿证据，并在标准模型中留下了一个尚未修复的裂缝。这位曾由室友补习的德国文学学生，最终教会了世界用光以外的东西来观察恒星。