走进上海张江科学城李政道研究所一楼大厅,任何人都会忍不住抬头仰望。
阳光透过巨型玻璃穹顶洒落,照亮层层环形阶梯。阶梯外侧,一幅600米长的“天问长卷”沿着40米直径的球形中庭盘旋而上,仿佛直通天际。长卷以屈原《天问》开篇,从138亿年前宇宙大爆炸开始一路延伸,人类物理学史上的重大发现一一呈现。
这是2022年初,李政道研究所所长张杰院士与中外科学家历经33次讨论共同绘就的。彼时,李政道研究所还在第一个五年建设期。如今,绘就长卷时的一些畅想、期待揭示的一些宇宙奥秘,正被该所科学家们用“上天、入地、下海”的方式,一步步变为现实。
步入地下二层的实验室天体物理实验平台,控制室大屏幕上,由飞秒激光器、纳秒激光器、高能电子加速器等大型装置和东西两大试验靶区组成的实验平台正在有序调试。“这些装置旨在复刻宇宙中的极端物理条件,重现极端天体过程和极端物态,研究其产生与演化的物理规律。”李政道研究所青年学者吴益鹏介绍。
像这样的大科学装置,李政道研究所不止一个。张杰介绍,发挥大科学研究范式优势,依托专用科学装置群,李所建设了两大实验平台及三大前进观测基地——位于青海冷湖的JUST光谱望远镜、位于四川锦屏的PandaX暗物质与中微子探测装置、位于南海的TRIDENT中微子望远镜,被形象地称作“上天、入地、下海”。
在青海冷湖海拔4300多米的赛什腾山,JUST光谱望远镜正在建设。这是我国首台大型通用型光谱望远镜,拥有4.4米口径的主镜和国际最优视宁度条件,有望显著提升基本宇宙学参数的测量精度,并找寻系外行星。
在四川锦屏山2400米厚的岩层之下,宇宙射线被隔绝到地面水平的一亿分之一。这里有一座“银色胶囊”般的大装置——PandaX-4T四吨级液氙探测器。它静静浸泡在900立方米的高纯水屏蔽体中,等待着暗物质粒子与液氙原子核那场极其罕见的碰撞。
在海南南海3500米海底,“海铃计划”旨在建设一个具有国际竞争力的高能中微子望远镜,捕捉天体及地球大气中核反应过程产生的“幽灵信使”——高能中微子,揭秘宇宙射线起源、寻找新的物理规律。
在“天问”长卷的注视下,李政道研究所的科研突破正在加速涌现。2024年,PandaX-4T实验首次观测到太阳中微子与氙原子核相干散射迹象,标志着实验探测灵敏度达到新的里程碑。贾金锋、李耀义团队首次在单个磁通中观测到多重Majorana零能模的证据……
一系列突破的背后,是一套创新的大科学研究范式在支撑。针对基础研究周期长、难度高、不确定性大的核心特点,该所创新构建了适配大科学研究范式的系统治理模式:完善分类评价体系,营造长期主义创新环境;建立高水平战略决策机制,确保科研方向始终对标国际前沿;构建多元稳定经费支撑体系,保障长周期原创攻关。
曾有科学家问张杰院士:“如果十年后研究依然一无所获,该怎么办?”他回答:“即使失败了,也向更年轻的一代人诠释了基础研究所需的坚守与自信,所有探索都将化为后人前进道路上的基石。”
600米长卷,记录着人类认知宇宙的漫长征途;而上天、入地、下海的李政道研究所的研究者们,正在为这幅长卷增添属于这个时代的崭新笔触,努力突破人类认识边界。