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追光十年|打造基礎(chǔ)研究的上海學(xué)派,這個(gè)研究所“上天入地”發(fā)出“天問”
【編者按】
十年追光,上??苿?chuàng)征途勢如虹。
2014年5月,習(xí)近平總書記在上海考察時(shí)提出“加快向具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心進(jìn)軍”,上海的發(fā)展定位從“四個(gè)中心”拓展為“五個(gè)中心”。參與研制“天舟”“神舟”“羲和”“祝融”等一批國之重器,推動C919國產(chǎn)大飛機(jī)、首艘國產(chǎn)大型郵輪問世……十年來,上??苿?chuàng)碩果累累。
在上海國際科創(chuàng)中心建設(shè)十周年之際,澎湃新聞推出“追光十年”特別策劃,聚焦上海科創(chuàng)邁向“全球影響力”之路的十個(gè)側(cè)面,解析上海打造科技強(qiáng)國建設(shè)重要引擎的動力源泉。
本篇關(guān)注上海在全國率先試點(diǎn)設(shè)立的“基礎(chǔ)研究特區(qū)”。“特區(qū)”究竟“特”在哪?

白浪 設(shè)計(jì)
“遂古之初,誰傳道之?上下未形,何由考之?”走進(jìn)位于上海張江的李政道研究所(簡稱“李所”)大廳,人便被“包裹”進(jìn)一卷長達(dá)600米的“天問”長卷中。長卷以屈原《天問》開篇,從宇宙大爆炸延伸開,人類科學(xué)史上的重大科學(xué)成果一一呈現(xiàn),環(huán)繞向上,直通向最頂端的球形玻璃穹頂,仿佛引領(lǐng)著人們向宇宙深處探索。

李政道研究所“天問”長廊。澎湃新聞記者 鄒佳雯 圖
138億年前,宇宙在誕生之初是什么樣的?宇宙洪荒中,渺小的人類何以憑借脆弱的肉身和短暫的百年壽命,一點(diǎn)點(diǎn)搭起知識的螺旋梯,將探索的目光穿越蒼穹、直抵宇宙?
2016年11月,在國家部委和上海市的共同支持下,李政道研究所在上海交通大學(xué)正式成立。遵循李政道先生的建言,李所致力于物理和天文方面最前沿的科學(xué)研究,尋找宇宙中極大和極小間的關(guān)聯(lián),探索自然界最基本和最深刻的相互作用規(guī)律,進(jìn)而確立了粒子與核物理、天文與天體物理、凝聚態(tài)物理三大主攻方向。

“海鈴計(jì)劃”中的南海海試。 受訪者供圖
在李政道研究所與上海國際科創(chuàng)中心建設(shè)同向共行的時(shí)間里,其影響力正逐步輻射向全世界。從四川錦屏2400米深的PandaX暗物質(zhì)和中微子探測裝置,到青海冷湖海拔4300米的JUST光譜望遠(yuǎn)鏡,再到海南南海3500米深海中微子望遠(yuǎn)鏡建設(shè)……李政道研究所的科研足跡上天入地,勇探未至之境,不斷拓寬人類對宇宙和自然的認(rèn)知邊界。
“極端宇宙條件下物質(zhì)的起源與演化”,帶著對這一根本性科學(xué)問題的不斷追問,在李政道研究所,科學(xué)畫卷徐徐展開。
“沒有任務(wù),只有機(jī)會;沒有指標(biāo),但有責(zé)任”
2017年,李數(shù)結(jié)束了在美國杜克大學(xué)的博士后工作,回國加入李政道研究所粒子與核物理研究部,并成為首位“李政道學(xué)者”。
“宇宙創(chuàng)造了我們,但我們是不是真的有這樣的智慧,最終能夠回答宇宙當(dāng)中所有的奧秘?這個(gè)問題其實(shí)是我最關(guān)心的?!崩顢?shù)說,“賦予這個(gè)問題以肯定的回答,是我們每一位基礎(chǔ)科學(xué)工作者的夢想與責(zé)任,將激勵著全世界的人永遠(yuǎn)葆有對科學(xué)的憧憬與信仰,從而促進(jìn)人類文明的不斷進(jìn)步和認(rèn)知疆界的不斷拓展?!?/p>
李數(shù)長期從事的高能粒子加速器與對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)前沿研究,是典型的聯(lián)系著極大與極小世界奧秘的基礎(chǔ)學(xué)科,也是探秘暗物質(zhì)暗能量之謎等重大基礎(chǔ)科學(xué)問題的重要“抓手”。天體物理與宇宙學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測和理論研究表明,如果宇宙里面只有普通物質(zhì),將無法通過擾動形成如今的星系結(jié)構(gòu)與動力學(xué)演化觀測效應(yīng),只有暗物質(zhì)與暗能量的存在才可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),這二者也因此被稱為是21世紀(jì)的兩朵“烏云”。

李數(shù)。 受訪者 供圖
此外,在暗之世界,除了引力效應(yīng)與強(qiáng)、弱、電磁相互作用以外,是否還存在著傳遞暗物質(zhì)作用力的第五種基本相互作用力(即是否存在新的媒介粒子)?這既是暗物質(zhì)之外,另一個(gè)不可回避的重要問題,也是有待于科研人員深入發(fā)掘和開展的新方向,而這個(gè)傳遞暗物質(zhì)新相互作用力的媒介粒子就是為國際科學(xué)界所廣泛關(guān)注并尋找的“暗光子”。
對暗光子的追尋之路注定坎坷,這樣高風(fēng)險(xiǎn)、長周期、顛覆性的基礎(chǔ)研究,沒人知道最后能呈現(xiàn)出怎樣的成果,又需等待多久,一切只能“邊做邊答”?!霸谶@種情況下,如果沒有穩(wěn)定支持和足夠的信任,我們必然會面對各種壓力,我的研究可能會因缺少科研經(jīng)費(fèi)而無法維持,要是再有繁雜的各種考核指標(biāo),科研會更難以為繼?!崩顢?shù)說。
李所“沒有任務(wù),只有機(jī)會;沒有指標(biāo),但有責(zé)任”的創(chuàng)新性考核制度,給了李數(shù)想要的信任感。李政道研究所黨總支副書記李姝姝介紹,李所拉長考核年限至6年,僅在第3年結(jié)束時(shí)對科研人員的研究進(jìn)行一次診斷性評估,給他們的研究提一些建議,“讓他們把主要精力投入科學(xué)研究,我們也以更多元化的綜合標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)其學(xué)術(shù)水平、人才培養(yǎng)以及社會貢獻(xiàn)。”李姝姝說,“科研有其自身發(fā)展的規(guī)律,要營造勇于創(chuàng)新的環(huán)境,要容許失敗?!?/p>
李政道研究所。 受訪者 供圖
科研工作者的首張“百萬級”項(xiàng)目支票
這讓李數(shù)感受到莫大的信任,但在李姝姝看來,信任是傳導(dǎo)的?!袄钏転槲覀兯械目蒲腥藛T托底,與上海對基礎(chǔ)研究的重視密不可分,在某種意義上,上海的科創(chuàng)建設(shè)也給了李所更大的底氣?!?/p>
作為探索未知世界的前沿、拓展人類認(rèn)知疆界的重要學(xué)科,基礎(chǔ)研究集長期性、不確定性、高度依賴“關(guān)鍵少數(shù)”這三大難點(diǎn)于一身,如何破局、為李所等重任在肩的基礎(chǔ)研究“重鎮(zhèn)”切實(shí)助力?
2021年9月,上海發(fā)布《關(guān)于加快推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》提出,將在全國率先試點(diǎn)設(shè)立“基礎(chǔ)研究特區(qū)”,選擇基礎(chǔ)研究優(yōu)勢突出的部分高校和科研院所,面向重點(diǎn)團(tuán)隊(duì)給予長期、穩(wěn)定支持。政府部門賦予特區(qū)充分的科研自主權(quán),支持其自由選題、自行組織、自主使用經(jīng)費(fèi)。上海市政府每年向每個(gè)特區(qū)投入2000萬元,持續(xù)5年;三家單位以不少于1∶1的經(jīng)費(fèi)比例共同投入。
其時(shí),李數(shù)的“暗光子”探測實(shí)驗(yàn)(暨“暗光計(jì)劃”)便得到了2021年首批“基礎(chǔ)研究特區(qū)”計(jì)劃的支持,這也讓時(shí)年33歲的李數(shù)拿到了首張“百萬級”項(xiàng)目支票。次年,李政道學(xué)者Kim Siang Khaw(許金祥)的《基于上海SHINE(硬x射線自由電子激光)裝置加速器電子的繆子源研究》再次入選“基礎(chǔ)研究特區(qū)”計(jì)劃,同樣得到了珍貴的百萬級支持。
“這一特區(qū)計(jì)劃對青年學(xué)者的支持力度在國際同領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平,讓我在經(jīng)費(fèi)方面沒有太大壓力。”許金祥在接受媒體采訪時(shí)曾談到。
制度松綁、穩(wěn)定支持帶給李數(shù)等人的信任感和“松弛感”,落到工作中,便是放開手腳、開足馬力。值得一提的是,在獲批基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃支持后,李數(shù)及其合作研究團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步獲得了國家自然科學(xué)基金委的原創(chuàng)探索計(jì)劃項(xiàng)目立項(xiàng)支持,這是交大物理與天文方向首次獲批該類項(xiàng)目,并成為2022年基金委數(shù)理科學(xué)部原創(chuàng)探索計(jì)劃(專家推薦類)同批次全國僅有的6個(gè)獲批項(xiàng)目之一。
基于上海本土的大科學(xué)裝置——“上海硬X射線自由電子激光裝置(SHINE)”,李數(shù)及其合作團(tuán)隊(duì)提出了“暗光計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基本構(gòu)想,該實(shí)驗(yàn)將是國內(nèi)首個(gè)電子打靶尋找暗光子的實(shí)驗(yàn),開辟暗物質(zhì)探測的“新賽道”。僅在2022年年末,團(tuán)隊(duì)便發(fā)表出首篇物理預(yù)研文章,探索探測器設(shè)計(jì)方案,完全自主搭建模擬和分析框架,詳細(xì)研究了該實(shí)驗(yàn)對暗光子信號的重建效率以及對標(biāo)準(zhǔn)模型背景過程的篩除能力,文章獲得編輯推薦與海外權(quán)威專家的熱點(diǎn)專題點(diǎn)評。

李政道研究所科研版圖。 李政道研究所官網(wǎng) 圖
下一個(gè)坐標(biāo)
李數(shù)的故事只是李所一眾科研“好手”中的一個(gè)縮影。追光數(shù)年,李政道研究所的科研版圖一點(diǎn)點(diǎn)開拓到山高水深處、宇宙深空。李姝姝介紹,在第一個(gè)五年建設(shè)期,李所完成了位于上海張江科學(xué)城核心區(qū)位的大樓建設(shè),也聚集了由世界級學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人才領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì),吸引了一批來自世界各地的具有科技創(chuàng)新活力的青年才俊。
截至目前,李所已匯聚來自美國、英國、德國、日本等17個(gè)國家和地區(qū)的全職科研人員130余人,其中世界級科學(xué)家占到9席(諾獎獲得者1人、國內(nèi)外院士5人),還有領(lǐng)軍人才和優(yōu)秀青年科學(xué)家40余人、博士后50余人,國際學(xué)者占比近40%。
值得關(guān)注的是,30-39歲人群占到了全職科研人員的73%,如李數(shù)、許金祥、徐東蓮等一批優(yōu)秀青年科研人才被允許挑大梁、擔(dān)重任、當(dāng)主角。李姝姝介紹,每一位年輕的科研人員進(jìn)來之后,都會配備1-2名資深的科學(xué)家,在教育教學(xué)、科研能力、學(xué)術(shù)方向凝練、學(xué)術(shù)共同體融入等方面加強(qiáng)指導(dǎo)力度。
高度國際化也是李所的重要特點(diǎn)之一。多年來,李所全面參與國際競爭與合作,積極響應(yīng)國家號召,主動發(fā)起國際科技合作倡議,牽頭組織國際大科學(xué)計(jì)劃,如數(shù)十噸級暗物質(zhì)和中微子液氙探測國際大科學(xué)計(jì)劃(PandaX)。多位學(xué)者參與到國際合作組研究項(xiàng)目中,如李數(shù)參與的歐洲核子研究中心(CERN)的ATLAS合作組,許金祥參與的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的繆子反常磁矩國際合作組等。

李數(shù)辦公室的ATLAS模型,ATLAS被用于歐洲核子中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)。澎湃新聞記者 鄒佳雯 圖
而依托上海張江本部的三大研究平臺和在全國布局的三個(gè)前進(jìn)觀測基地,李所以聯(lián)合攻關(guān)的方式開展著有組織的科學(xué)研究。記者從李所獲悉,其每年發(fā)表約300篇SCI論文,其中約30%的論文發(fā)表在Nature、Science、Physical Review Letters等國際頂級學(xué)術(shù)期刊上,圍繞根本性科學(xué)問題的探索,取得了一系列重要原創(chuàng)性成果。
眼下,李所正全力奔向下一個(gè)坐標(biāo)。在所長張杰院士的帶領(lǐng)下,2023年初《李政道研究所2035發(fā)展規(guī)劃》的編制工作正式完成,提出李政道研究所將用三個(gè)五年的時(shí)間,在“極端宇宙條件下物質(zhì)的起源與演化”這一根本性科學(xué)問題的探索方面做出重大突破,形成基礎(chǔ)研究的上海學(xué)派,到2035年建成有重要學(xué)術(shù)影響力的世界一流基礎(chǔ)科學(xué)研究所。
“每次走在李所,走在‘天問’穹頂下,我都會想,我們每個(gè)人都在從不同角度、不同尺度、不同維度上努力去逼近宇宙的奧秘,這就是我們的責(zé)任,這就是我們每一位李所人樸素而純粹的科學(xué)夢想與人生愿景?!辈稍L的最后,李數(shù)說,“我們有這樣的學(xué)術(shù)勇氣和學(xué)術(shù)自信,與每一位擁有著純粹科學(xué)夢想的科技工作者們一起,把中國智慧帶去人類文明的浩瀚星海中最深邃最閃耀的地方。”

白浪 設(shè)計(jì)





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