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一群仰望星空的年轻人，“拍到”87年前预言的量子现象 |
2026年01月29日 07:30 来源：广西云-广西日报 记者 顾醒航 罗丹 编辑：秦婷 |
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短视频报道《奇迹组合“玩”到世界前沿》。视频摄制：记者罗丹、顾醒航 视频制作：记者秦婷、罗丹、顾醒航 易涤凡依然记得，两年前的冬夜，大西北有多冷。就在兰州大学一间不大的控制室里，他与同伴们爆发出压抑已久的欢呼。 “电脑屏幕上突然闪过一小段纤细的光，那是一条清晰、完整的离子径迹�！鄙砦舜问笛榈母涸鹑�，这位中国科学院大学与广西大学联合培养的博士生瞬间意识到，他们带来的那件“宝贝”起作用了！ 2026年1月15日，这支平均年龄30岁的科研团队在国际学术期刊《自然》上发表重大成果，宣告人类首次成功直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应，在读博士易涤凡是论文第一作者。87年前理论预言的量子现象，终于在一群中国年轻人手中，有了确凿的实证。
论文截图 新华社第一时间对外发布报道。《光明日报》称这一成果“彰显了我国在高端探测器领域的自主研发能力，为全球暗物质探测提供了全新技术路径”。 从上百万次撞击中确认6张“照片” 大量天文观测表明，暗物质约占宇宙物质总量的85%。“没有暗物质，人类就无法完整描述宇宙的运行规律。但人类只能通过引力效应间接推断其存在。”论文的共同通信作者、广西大学物理科学与工程技术学院院长刘宏邦介绍，“暗物质究竟是什么，成为物理学界最核心的未解之谜之一。” 按照质量的不同，科学家把暗物质分为轻、重两类。过去数十年，国际学界聚焦重暗物质探测，尽管不断提升探测器灵敏度，却始终未取得确凿发现。当目光转向轻暗物质时，又面临新的难题：这类粒子与普通物质相互作用极弱，产生的能量信号远低于传统探测器的探测阈值，几乎无从捕捉。 米格达尔效应成为破局的关键。1939年，苏联物理学家米格达尔提出，当粒子撞击原子核引发反冲时，能产生“可观测”的电子信号，让探测轻暗物质成为可能。 从此，世界各地的物理学家们不断改良仪器与实验方法，执着追寻这一关键撞击的踪迹，但一直未能收获直接证据。 直到2023年，一支由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队出现了。 他们决心啃下这块“硬骨头”，信心来自广西大学成功研发的超灵敏气体像素探测器。实验设计和物理分析组组长、中国科学技术大学教授刘倩将其比喻为超精密“原子级照相机”。 中子不带电，且能直接撞击原子核，是模拟暗物质粒子相互作用的最佳“标的”。拥有中子发生器的兰州大学，成为实验的“主战场”。由于实验仪器排期紧张，为应对可能出现的意外，易涤凡和广西大学青年教师封焕波带上了所有能想到的实验设备，探测器部件、�？�、线缆、备件等装了满满5大箱。
易涤凡和封焕波在调试实验设备。图片由受访者提供 然而，兰州的冬天给这两个南方人来了个下马威。实验要求他们在零下十几摄氏度的实验室里安装调试。探测器极为敏感，一次咳嗽或一次跺脚都可能造成数据偏差，因此需要长时间调试。空气又冷又干，吸到肺里像刀子一样割人。封焕波没多久就发烧了，“只觉得呼吸都痛”。易涤凡也没能幸免，患上了感冒。为了不耽误实验进度，两人硬扛着不适，和其他团队成员咬牙完成了全部设备调试。 实验24小时不停。团队师生排好班轮流在实验室值守，其余人则住在不远处。易涤凡作为项目核心成员，肩上的担子更重。轮到休息时，他总把手机音量调到最大，“晚上根本睡不踏实，最怕接到现场电话，说实验出问题”。 2023年12月首次实验后，团队又两次赶赴兰州，累计进行了150小时的实验，这组探测器“拍摄”到了上百万次撞击事件。易涤凡和项目组的同学们，用自编的人工智能算法过滤掉绝大多数干扰，再经过重重筛选，最终确认了6张“照片”，那是与理论预言完全一致的物理图景。 “手搓神器”，搓来天南海北的探索者 探测器能从伽马射线、宇宙射线等背景干扰中精准识别目标信号，这是实验成功的关键。令人意外的是，这个达到国际领先水平的探测器，最初并非为观测米格达尔效应而制作。它的诞生，源于十几年前一个看似“冷门”的研究方向——刚从中国科学院博士毕业并在广西大学任教的刘宏邦，盯上了天体X射线偏振探测研究。 “没有成熟技术可借鉴，只能自己摸索�！绷鹾臧罨匾洌喙匮芯啃枰圃旒吡槊舳鹊钠逄讲馄�，这在全世界都是一道难题。 2014年，当时还在广西大学物理科学与工程技术学院读本科的封焕波加入了这一项目，他从未接触过科研，“一下碰到这么困难的项目，整个人有点懵”。 一切从零开始。没有专门的实验空间，师生二人就自己设计布局、采购基础设备，把学院一间不大的教室亲手改造成实验室。在这里，封焕波很快展现出自己的天赋——动手能力强，拆修设备、调试参数、搭建平台，样样得心应手，“就喜欢在实验室里叮叮当当，焊、装、测”。 为了让探测器达到国际顶尖标准，封焕波花了两年钻研各类焊接技术，经常一天只睡几小时，几乎什么焊法都试过，手上被电烙铁烫出的疤痕结了又破，非要做出合格的探测器不可。用刘宏邦的话说，“我们的核心探测器，几乎是封焕波‘手搓’出来的”。 2017年，技术方案逐渐成熟，刘宏邦联合多家单位成立宇宙X射线偏振探测合作组，开启系统性攻关。 研发中，合作组成员刘倩发现，探测器的高颗粒度二维成像能力恰好契合探测米格达尔效应的核心需求�！肮鄄饷赘翊锒вν鞘澜缂赌烟�，当时大家都很兴奋�！绷鹾臧罨匾涞�。
探测器结构与工作原理。图片由受访者提供 很快，另一个合作组迅速组建。在项目探测组组长刘宏邦的带领下，广西大学负责探测器的物理实现与测试，并主导其核心研发、测试及验证平台搭建工作。其他合作单位有的主攻软件算法和数据分析，有的承担数字像素芯片设计，有的负责理论计算，有的提供关键实验设备。没有专门的项目支持，这群来自天南海北的学者就“自带干粮”做科研。 广西大学副校长、合作组成员梁恩维把这种模式称为“有组织的自由探索”：“自由是科学兴趣的自由，有组织是在一个大的科研目标下协作，两者并不矛盾，反而能激发最大的创新活力�！�
1月16日，广西大学召开米格达尔效应研讨会。记者 顾醒航 摄 他介绍，广西大学还推出了“芯火燎原计划”，围绕国家级科研项目开发课程，实行跨学院、跨学科、跨专业培养，让学生从本科阶段就深度参与探测器研发、算法优化等核心工作。依托该计划，学校与中国科学院国家天文台、清华大学、中国科学院大学等单位联合建立了人才培养基地。 这种“有组织的自由探索”，具有很强的吸引力。易涤凡在中国科学技术大学读本科时，便对宇宙X射线偏振探测感兴趣，参与过广西大学的相关研究。攻读博士学位时，他主动申请到广西大学进行联合培养，“在这个方向，广西大学有最好的探测器和研究基础”。 “我们把最优秀的学生送到广西大学做联合培养，原因很简单，把最好的人才放在最好的平台，才能产出最好的成果�！敝泄蒲г捍笱Ц毙３ぁ⒑献髯樽苄魅酥Ｑ艉闼�。 好奇心的回响 在这群人眼里，探索宇宙的过程，本身就是一种极致的快乐。 “你要不觉得这个事情好玩，是坚持不下来的�！敝Ｑ艉闼怠Ｊ导噬�，合作组经历了无数次失败，“对我们而言，失败也有失败的‘好玩’”。 团队在研制一个探测器时，因在热循环测试中出现故障，导致发射计划推迟，错过了观测史上最亮的伽马暴GRB 221009A的机会�！罢馐俏遗拇笸榷季醯靡藕兜氖拢绷鹾臧钏�，但这次失败也让团队学会了更严谨的工程化管理，“每一步都要精益求精”。
广西大学自主研发的气体探测器。图片由受访者提供 易涤凡第二次赴兰州前，团队临时打造了面积扩大十倍的升级版探测器，过程却并不顺利�！白榧ズ喜患�，各类问题接连涌现，整整一周都在现场排障、较劲�！彼匾�，这款探测器最终因未达预期被废弃，但排障积累的经验格外宝贵。如今这款探测器已优化完善、稳定运行，即将投入下一轮实验�！拔揖醯谜饩屯猛娴��！币椎臃残ψ哦约钦咚�。 “我们经常说‘玩一玩这个探测器’，或者‘这个新方法我们来玩一下’。”易涤凡解释，“玩”是一种乐观的态度，更是对科学本身的纯粹热爱。 这个30人的合作组，大部分成员是来自不同院校的年轻人。他们给团队取了个响亮的名字——“Marvel”，并将其作为微信工作群名。该单词既是某知名漫画公司的名称，也有“奇�！钡暮濉！拔颐窍Ｍ蚱颇侵挚蒲懈吒咴谏系拇彻勰�，渴求能观测到量子力学上的‘奇�！�。”易涤凡说。 暗物质是什么？仍不得而知。但毫无疑问，人类追寻它的“视力”，又变得清晰了一点点。那是物理规则在人类好奇心的叩问下，给出的一次微弱但清晰的回响。
易涤凡和封焕波在实验室调试设备。记者 顾醒航 摄 从小学起，易涤凡就总爱往图书馆跑，翻看与天文相关的科普书籍，还非常喜欢科幻小说《三体》。高考填报志愿时，他只选择了3所学校的物理专业，“就是发自内心的热爱，没给自己留退路”。谈及博士毕业之后的打算，他的回答很简单：“希望能从事满足自己好奇心的方向�！� 类似地，对物理的好奇心也改写了封焕波的人生轨迹。本科毕业时，他放弃了保研到名牌大学的机会，选择留校攻读硕士、博士学位，而后留校任教�！昂芏嗳怂滴疑�，但自己知道，我是不想为了‘名校光环’而放弃感兴趣的方向�！� “合作组里不少成员都是在校生，您觉得他们能被称为科学家吗？”在广西大学米格达尔效应探测研讨会上，记者问郑阳恒�！暗比�！年轻人有比我们更强的创造力，我们也从他们身上学到不少东西�！敝Ｑ艉阒缸派砗蟮哪昵崛�，眼里满是期许，“我们还会升级探测器，验证更多有趣的科学问题。以后就靠他们了�！� 他们的目光，始终望向星辰大海。 |
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