上海張江，李政道研究所（TDLI）的球形大廳連接著兩棟平行樓宇，更像“中國筷子夾起地球”。帶玻璃幕墻的球形大廳內(nèi)，在所長張杰院士策劃與帶領下，全體研究人員通過33次集中討論，今夏共同創(chuàng)作成長達600米的“天問”長卷，環(huán)繞球廳、逐層拾階、螺旋上升。

球形大廳“天問”長卷。（資料照片）

“明明暗暗，惟時何為？陰陽三合，何本何化？九天之際，安放安屬？日月安屬？列星安陳？”長卷以包含170多個問題的屈原《天問》開篇，再現(xiàn)始于大爆炸以來138億年的宇宙史和人類對宇宙演化規(guī)律的求索與認知，表達李所人探究自然極限、拓展科學疆域的愿景。

回答終極拷問，必先探究本原。那么，大投入、高強度、長周期的基礎研究到底怎么搞？對正在建設世界頂尖研究機構的李政道研究所基礎研究生態(tài)進行一番調(diào)查，或許可以告訴人們?nèi)绾螐脑搭^和底層解決關鍵技術問題，做好實現(xiàn)高水平科技自立自強的答卷。

李政道研究所實驗樓北樓南望

選題：無人之境，盡早去闖

在“由0變1”的基礎研究領域，越是“無人區(qū)”越是要闖，而且盡早去闖。大到探宏觀宇宙的望遠鏡，小到測微觀粒子的顯微鏡，鏡片前的李所“追光者”大有人在，這是他們必須給自己出的難題。

百余位科學家出入李所的南北樓之間，其中李數(shù)與李政道先生可謂有緣。中學生時代，他考入李政道建議創(chuàng)辦的中國科學技術大學少年班；博士后時代，他被聘為李政道研究所首位“李政道學者”，在粒子與核物理研究部工作。

同在這個研究部門，李數(shù)與劉坤也十分有緣。這兩位年輕博士加盟李所之前在法國馬賽粒子物理中心就有交集，因為位于法瑞邊境的歐洲核子中心大型強子對撞機，是世界高能物理研究最富引力的前沿與高地之一。

李數(shù)、劉坤（中、右）在實驗中

眼下，帶著追逐物質(zhì)世界真理的自由與激情，他倆回歸祖國、來到新所、同處一層，“自設選題”甚至自制實驗，開展一項“暗光計劃（Dark SHINE）”。說起暗光，兩人像討論科幻作品一樣津津樂道。主流觀點認為，宇宙中存在比已知物質(zhì)多5倍之多的神秘物質(zhì)，還未被人類用電磁手段“看見”，因此被稱為“暗物質(zhì)”。

那么，暗物質(zhì)世界與物質(zhì)世界如何聯(lián)系？他們相信物質(zhì)世界有量子性質(zhì)的光子，相應地暗物質(zhì)世界就有以其“對稱性”命名的暗光子。暗光子作為一位“信使”，是連接可見與未見兩個世界的媒介粒子，同時也可以被視為暗物質(zhì)粒子本身——這就是“暗光計劃”苦苦尋覓的全新物證。

自制實驗平臺

每每入夜，當李政道研究所燈火亮起，樓內(nèi)李數(shù)實驗室里的實驗箱，總是亮著暗房一樣的紅光，師生們用3D打印機“從零開始”塑造自己的實驗載體。他倆說，這里自上而下有一股干勁，把基礎研究做實做深，才能讓上層建筑平地而起。

“‘天問’是李所科研人員的科學追求，就是探究宇宙中極大和極小間的關聯(lián)，追尋自然界最基本也最深刻的相互作用規(guī)律?！睆埥茉菏勘硎?，“全所正利用天然的極端環(huán)境、人工創(chuàng)造的極端條件、使用極端探測手段，探索和調(diào)控極端新奇物態(tài)?！鄙钊搿拔粗林场保么蟮勒叩锰煜?。

劉坤實驗室。（資料照片）

投入：各方籌措，先行小試

憑借看不見摸不著的暗光子，建立一套與暗物質(zhì)的“對話溝通”全新機制，其實屬于高風險、非共識、顛覆性項目，用李數(shù)、劉坤他們的話講，“這也是一個盲盒?！?/p>

然而，按照上海市《關于加快推動基礎研究高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》，百萬級經(jīng)費支持他們長期深耕基礎前沿。青年科學家獲得的科研“第一桶金”一般不超過50萬元，而且某些“另辟蹊徑”的研究難以得到有效識別和及時支持?；凇盎A研究特區(qū)計劃”首批試點，上海市科委資助1個億，上海交大配套1個億。李政道研究所也劃入“特區(qū)”，李數(shù)成了首批10位入選學者之一。

“特區(qū)計劃”資助的200萬元，也是34歲李數(shù)拿到的首張“百萬級”項目支票。入選后，這位項目牽頭人又申報了國家自然科學基金委的原創(chuàng)探索計劃項目，成為交大物理天文方向首次獲批的該類項目，也成為去年基金委數(shù)理科學部僅有的6個原創(chuàng)探索類入選項目之一。

量子材料樣品

不可否認，社會上有觀點認為，基礎研究投進去這么多錢，“回報率”怎么說？劉坤隔壁辦公室里，也是一位攜夫帶娃海歸安家的青年科學家。作為量子基礎科學研究部的“李政道學者”，鐘瑞丹天天在實驗室試管里“育種”，讓新型量子材料在其間生長。“就像100多年前，當玻爾在研究氫原子結構時，他也沒有想過發(fā)展出量子力學?！彼f，“而如果沒有量子力學，從電腦到手機，我們使用的這些電子產(chǎn)品或許都不可能存在，看似‘無用’的基礎研究才是之后科技發(fā)展的基礎?！?/p>

實驗樓辦公室門前

事實上，李政道研究所正是對標20世紀初誕生的哥本哈根學派、策源量子科技革命的尼爾斯·玻爾研究所建立的。百年老所至今常青，去年還傳出消息：北約擬在玻爾研究所設立新的量子技術開發(fā)中心。當比它更大規(guī)模的李所實驗樓在滬啟用之時，那一年剛剛度過95歲生日的李政道從大洋彼岸托付長子捎上親筆信說：“雖然不能親臨這一歷史性時刻，但亦感到無比開心和激動?！?/p>

“暗光計劃”探測單元示意圖

各方籌措，也先小試，不打無準備之仗。從閃亮的硅光電倍增管，到透明的塑料閃爍體，劉坤實驗室正利用特殊材料，手工搭建用于探測“暗光子”的粒子軌跡探測器。解放日報·上觀新聞記者見到，僅30微米寬的30條硅條形成高靈敏的探測器，精密到只有高度集成的毫米級芯片大小。

“暗光計劃”預期實驗靈敏度與國際同類實驗對比圖

這只是國內(nèi)首個電子打靶尋找暗光子的實驗雛形，之后他們還將逐步“放大”尺度，形成3米×3米的更大探測模型，從而走向張江科學城的大科學裝置，開辟一條暗物質(zhì)探測“新賽道”，有望揭示出前所未有的世間第五種作用力——暗電磁相互作用力。劉坤計劃通過3年運行與驗證，實現(xiàn)9×10的14次方電子打靶，預期好于在國際競爭中的同類型實驗。

“基礎研究是科技創(chuàng)新的源頭”、“持之以恒加強基礎研究”……李所的墻面記下了習近平總書記在科學家座談會上重要講話的語句：聚焦關鍵領域，集合精銳力量，盡早取得重大突破，使創(chuàng)新成為高質(zhì)量發(fā)展的強大動能?！鞍倒庾印边@樣一個“核爆點”，值得他們時刻準備著……

（原標題：《高風險、非共識、顛覆性，“無人區(qū)”基礎研究難題怎么解？三問李政道研究所①》）