当前位置:首页 > 球探体育比分 > 正文

30位年轻人组成“漫威”小队,攻克世界物理难题

 作者:朱阳慧,倪思洁 来源:球探体育比分:科学报 发布时间:2026/1/28 15:08:20 字体大小:

2025年国庆假期,188比分直播:大学(以下简称国科大)副校长郑阳恒教授家的院子里,传出一阵爆笑声。

一颗熟透的柿子毫无预兆地精准砸在他团队博士生易涤凡的头上,汁水溅了一身。大家愣了几秒钟,随即哄笑,有人打趣道:“涤凡,你这是要有好‘柿’发生呐。”

晚上回到宿舍,易涤凡打开电脑,一封来自《自然》杂志的邮件静静躺在收件箱里:团队关于首次直接观测到米格达尔(Migdal)效应的论文,被接收了。

这一刻,距离苏联物理学家米格达尔提出那个惊人的构想,已经过去了整整86年。

2026年1月15日,历时近两年,这项由国科大牵头,联合多所高校团队协同攻关的科研成果,正式刊发。

郑阳恒欣慰极了:“这是一群聪明的孩子带着老师做出来的成果。”

“没人看到过,我们能不能去看看呢?”

“这个成果,其实是我们‘沿途下蛋’,下出了一个超出预期的蛋。”郑阳恒说。

故事的起点,要回到2021年,当时团队正推进一项中微子实验,为了排除干扰,他们需要列出一份可能冒充中微子信号的“假信号清单”。

米格达尔效应,这个1939年的古老预言,就在这份“待排除”清单上。理论认为,当一个原子核突然受到撞击而发生反冲时,由于原子核运动得太快,核外的电子云往往“反应不过来”,这种滞后会导致电子有概率被瞬间“甩”出去。

在物理学界,它像是一个游荡了八十多年的“幽灵”。理论上它应该存在,但现实中它太微弱、太罕见,从未有人真正目睹过那一瞬间。

“假信号排除的结论让人松了一口气,米格达尔效应不会成为中微子实验的障碍。”国科大教授刘倩回忆,但那次顺手排查点燃了大家的好奇心,“理论告诉人们它在那里,但它长什么样,没人看到过,我们能不能去看看呢?”

要让这一效应显形,关键是把极微弱的电子信号从复杂背景中分离出来。团队调研发现,多年来,全球多个顶尖实验室曾尝试捕捉它,例如,此前英国团队曾尝试用光学成像的办法让这一效应显形,即利用粒子撞击气体发光,再用工业相机“拍”下来,但所有尝试都折戟沉沙。

“英国团队用来捕捉米格达尔效应的办法,代价巨大。”刘倩解释。为了让光足够亮,必须使用极高压的纯四氟化碳气体,这就像在实验室里伺候一个脾气暴躁的巨兽,稍有不慎就会放电、打火,实验环境极其不稳定。

刘倩和博士生易涤凡,想到了另一条实验思路:放弃光学成像,转而利用电子成像,让电子信号在精密像素读出芯片上直接留下痕迹。

不过,这种思路的实验难度,依然不算小。它不仅要求实验团队能激发出这一效应,还要求团队有足够厉害的“眼睛”,识别出这一效应。正因如此,他们的实验思路,一直处于设想阶段。

转机出现在华中师范大学的一场学术年会上。当时,刘倩带着易涤凡参会,并在报告中抛出了这份好奇和他们的实验思路。讨论越往下走,一群人越激动。掌握着核心芯片的华中师大团队,在相关探测器方向积累多年的广西大学团队,都对这一话题很感兴趣。

会议结束后,大家一拍即合,说干就干:“既然基础条件有了,不如就把它做了。”

“漫威”小队集结

他们要做的这项实验,有个拗口的名字——“利用中子散射对米格达尔过程进行实验验证”。很快,年轻人们在实验英文名称的字里行间,看到了一个熟悉又让他们兴奋的词——“M-A-R-V-E-L”(MigdAl pRocess Validation by nEutraL scattering)。于是,“Marvel”(漫威)这个带点英雄气的名词就成了团队的代号。

在设计实验时,随着问题出现、难度增加,“漫威”小队逐渐壮大起来。“我们遇到什么困难,就去找熟悉的相关领域专家来解决。每卡住一次,就多一位‘英雄’补位。”易涤凡说。

“漫威宇宙里的英雄各展所长,我们小队里的每个人,也都是独当一面的小战士。”刘倩宠溺地打趣这些年轻人。

“漫威”小队部分成员。受访者供图

(前排左三:郑阳恒;前排左四:刘倩

后排左二:余运林晨,后排左三:苏晨光;后排左四:易涤凡)

为了让“幽灵”现身,“漫威”小队需要有一把高效的“锤子”——中子,用来敲出原子核的反冲。拥有中子源平台的兰州大学团队加入进来,国科大博士生苏晨光也带着相关实验经验补上关键一环,主要承担中子束流条件的测量与标定工作。

为了看清“幽灵”的长相,“漫威”小队需要一双极致敏锐的“眼睛”。广西大学团队在气体像素探测器上深耕多年:“这套技术从2015年前后就开始积累与迭代,灵敏度已经有很高水平了。”之后,易涤凡又继续做升级优化和建模,把探测器调成更适合上实验的状态,真正像一台更可用的“照相机”。

“眼睛”需要有“极清视野”。这是华中师范大学硅像素实验室的拿手绝活儿。他们研发的第二代顶层金属结构像素探测器芯片,能够捕捉到极微弱的电子痕迹。“之前的国外团队没走这条路,很大程度上也是因为没有这样的芯片。”刘倩说。

要抓捕“幽灵”的身影,他们还需要全链条模拟。刘倩请来了已经从国科大毕业的博士马瑞廷,带着易涤凡开发X射线偏振探测器的全模拟软件,从各种粒子进入到探测器,一直到最后输出图像的全过程都能跑通。

此外,实验还需要有理论对照。此时,南京师范大学和烟台大学的成员加入,负责对米格达尔信号及背景进行理论计算与分析,为实验结果提供物理“标尺”。

最终,一个跨越6所高校、30位成员的“漫威”小队集结完毕,实验也随之准备就绪。

近百万张里筛出六个事例

实验的主战场选在了兰州大学的中子源平台。他们计划先在平台上把“锤子”和“相机”摆到位,中子束流负责“敲”出核反冲,气体像素探测器负责把微弱径迹“拍”下来。

对“漫威”小队来说,正式取数之前有一场必须先打赢的预实验,探测器系统能不能在真实束流环境下稳定工作,现场的本底水平、束流情况和屏蔽条件,都要先摸清楚。“第一次不好了就没有后面了,开头最难。”易涤凡说。

但困难从一开始就摆在面前:米格达尔效应此前从未被直接观测到,没人能拍胸脯保证它一定会如期而至。正因如此,当中子源单位问团队“要取多长时间的数据”时,他们一开始给不出确定答案。从本科起负责前期调研的左杰坦言:“这意味着实验一开始就缺少参照标准,像在黑暗中摸索。”

“漫威”小队成员刘倩(左)与左杰(右)在讨论问题。受访者供图

更现实的压力来自时间。中子源平台任务繁重,团队第一次只借到三天束流的空闲时段来做测试。他们必须在有限的窗口期里尽快判断数据质量、尽快把分析链路跑起来、尽快形成能否继续取数的决策依据。

于是,在兰州的冷夜里,小队几乎通宵达旦:一边做实验,一边改程序;一边出数据,一边迭代筛选条件……

“漫威”小队在兰州做实验。受访者供图

好在,第一次上平台的结果令人惊喜。中子束流打开,七八个人挤在不到十平方米的监控室里盯着屏幕。屏幕上图像一帧帧刷新,跳出清晰的离子径迹、电子径迹。“那一瞬间,大家欢呼起来,我们知道‘照相机’的性能达标了。”易涤凡回忆道。

接下来,“漫威”小队的任务,是累积足够的数据。2024年3月和7月,小队又分别两次奔赴兰州,累计取数约150小时,“照相机”拍下了整整80多万张数字底片。此时,令“漫威”小队苦恼的是:“哪个才是苦苦寻找的米格达尔径迹?”

刘倩把这种工作比作老一辈粒子物理学家“看核乳胶”:那时候的照片要打印出来,一张一张地盯,圈出可能有价值的粒子径迹,枯燥而耗眼。但在数字化时代,这种“人肉搜索”效率太低。

就在此时,郑阳恒给小队成员提了个醒:“能不能用AI去做径迹筛除?”他随后把一篇相关的前沿文章发到“漫威”小队的微信群里。讨论很快落地,他们要自己做一套基于人工智能的径迹筛选算法。

还在读大三的余运林晨被委以重任——做AI的物理老师。他和同学们先用肉眼从海量图中“盯”出了8400张样本,精细标注出什么是“信号”,什么是“噪声”,手把手教会AI识别微观世界的“猫和狗”。另一名“漫威”小队成员孔令全,从大二进组,从零开始自学模拟软件,为数据分析提供了关键支柱。

“我们后来发现的那6个事例,就是从近百万张里一点点筛出来的。”易涤凡说,“先根据能量、边界条件等基本条件做筛选,再通过人工智能筛选,然后通过重建算法筛选,最后留下了6个候选事例。”

实验中观测到的一个米格达尔效应候选事例。受访者供图

这6个候选事例,就是“漫威”小队成功“捕捉”到的米格达尔效应留下的6处踪迹。

看着这群忙得热火朝天的年轻人,郑阳恒欣慰极了:“这是一群聪明的孩子带着老师做出来的成果,他们敢于挑战,我们很骄傲。捕捉到米格达尔效应,意味着人类在‘宇宙寻宝游戏’中又向前迈进了一大步。”

他介绍,团队正计划将此次实验结果融入下一代探测器的研发中,将这把“钥匙”真正用于寻找那深藏在黑暗中的暗物质。

路还很长,“漫威”小队的下一步很具体:让探测器有更高的稳定性、更强读出能力,给探寻暗物质的、更大规模的科学探测打下基石。

收到那封被“柿子砸中”的接收信后,10月3日,易涤凡发了一条朋友圈:“感谢各位经验丰富的老师们的全力支持,感谢优秀的师兄师姐和学弟们的默契配合,感谢合作组成员的团结合作……”最后,他还感谢了“这个有趣的世界”。

信源地址:/html/shownews.aspx          
分享1
版权声明
?本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
? Copyright ? 2014 北京今日创见科技有限公司 All Rights Reserved.
关于我们 | 网站声明 | 服务条款 | 联系方式
京ICP备 14047472号-1   京公网安备 11010502030844号