季向東：讓國際前沿科學(xué)在中國成為可能

　　光明日報記者?曹繼軍?顏維琦

　　開欄的話：知識分子是社會的精英、國家的棟梁、人民的驕傲，也是國家的寶貴財富。或許，他們正在從事的工作很難為公眾所熟知；或許，他們在蕓蕓眾生中默默無聞，但他們卻始終以質(zhì)樸深沉的家國情懷、義不容辭的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，在創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)踐中，為實(shí)現(xiàn)全中國人民心中的夢想而奮力拼搏著。從今天起，本報開設(shè)《知識人·強(qiáng)國夢》專欄，講述他們的故事。讓我們跟隨記者的筆觸，一起走進(jìn)他們的工作場景，一起探尋他們的精神世界。

　　暗物質(zhì)被科學(xué)家比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的烏云”，季向東將其稱作宇宙中的“幽靈”。在中國四川錦屏山山體內(nèi)，季向東帶領(lǐng)著“熊貓計劃”PandaX團(tuán)隊，在2400米的地下，夜以繼日捕捉“幽靈”。

季向東人物素描 郭紅松繪光明圖片

　　2010年，中國首個極深地下實(shí)驗(yàn)室“中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”在四川雅礱江錦屏水電站投入使用，實(shí)驗(yàn)室垂直巖石覆蓋約2400米，厚度居世界第一。這標(biāo)志著中國已具備了世界一流的潔凈、低輻射的物理學(xué)重大基礎(chǔ)前沿研究的自主地下實(shí)驗(yàn)平臺。為了躲避宇宙射線的干擾，PandaX實(shí)驗(yàn)就在這里進(jìn)行。

　　這是我國開展的首個百公斤級大型暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)利用在空氣中提純的惰性元素氙（Xe）作為探測媒介來尋找暗物質(zhì)；由上海交通大學(xué)牽頭，包括山東大學(xué)、中科院上海應(yīng)用物理研究所、北京大學(xué)、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、美國馬里蘭大學(xué)和美國密歇根大學(xué)的40多位研究人員參與。PandaX項目正式啟動，使世界上液氙暗物質(zhì)直接探測領(lǐng)域呈現(xiàn)“三足鼎立”之勢。目前最有影響力的實(shí)驗(yàn)主要是在意大利Gran?Sasso國家地下實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的XENON100暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)、美國南達(dá)科他州的大型地下氙項目LUX和中國錦屏山實(shí)驗(yàn)室的PandaX項目。

　　季向東清楚地記得第一次到錦屏山的日期：2009年的3月17日。那時，錦屏山隧道剛貫通半年多，洞壁一直在冒水。穿著長雨靴，趟著一尺多深的水，季向東進(jìn)了隧道。他說：“我們就是要在這樣極端的環(huán)境下，爭取把暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)的精度做到極致?！泵刻?，上海交大暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組的常駐教師和學(xué)生，從隧道東出口的營地宿舍出發(fā)，坐車進(jìn)入隧道的實(shí)驗(yàn)室。中午回宿舍吃飯后再進(jìn)洞，直到晚上。

　　為了揭開“暗物質(zhì)之謎”，世界各國一直在“賽跑”。暗物質(zhì)的直接探測實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在多個國家的地下實(shí)驗(yàn)室中開展了近20年，技術(shù)也日趨成熟。最近10年，特別是利用液氙的探測技術(shù)被發(fā)展出來以后，暗物質(zhì)的直接探測進(jìn)入了一個新的階段。大型的液氙探測器已經(jīng)建造運(yùn)行，噸級的實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)在建造中。最近實(shí)驗(yàn)結(jié)果的種種跡象表明，“我們正處在發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的邊緣”。

　　2014年8月，PandaX研究團(tuán)隊發(fā)布了使用120公斤級液氙探測器所獲得的首批數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對以往國際上發(fā)現(xiàn)的疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)信號提出質(zhì)疑。同年8月，《科學(xué)》雜志以《探索暗物質(zhì)，中國團(tuán)隊迎頭趕上》為題，報道了上海交大牽頭的PandaX科研團(tuán)隊暗物質(zhì)探索實(shí)驗(yàn)取得顯著成果，該實(shí)驗(yàn)識別WIMPs（弱相互作用重離子）的靈敏度已經(jīng)達(dá)到國際上較為領(lǐng)先的水平。接受采訪的國際上其他幾個實(shí)驗(yàn)合作組肯定了PandaX研究團(tuán)隊“在暗物質(zhì)研究領(lǐng)域取得了非常快速的發(fā)展”。

　　2016年7月21日晚，在英國舉行的兩年一度的國際暗物質(zhì)大會上，季向東自豪地向全球同行公布了PandaX二期500公斤級液氙暗物質(zhì)探測器運(yùn)行的第一個物理結(jié)果，在每天3.3萬公斤的曝光量下，未發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子蹤跡，對可能的暗物質(zhì)候選對象得出了最新的限制。這一探測的靈敏度處于當(dāng)時世界最高水平。

　　在季向東看來，“盡管目前暫未發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子蹤跡，但這并不代表我們在做無用功。恰恰相反，我們通過探測數(shù)據(jù)排除了不應(yīng)該有暗物質(zhì)存在的區(qū)間，對可能存在的暗物質(zhì)候選對象做出了最新的物理限制，這是在暗物質(zhì)探測道路上邁出的重要一步?！?/p>

　　暗物質(zhì)正處于被發(fā)現(xiàn)的邊緣，PandaX項目正吸引著越來越多的世界目光。季向東表示：“我們想要證明，世界一流的暗物質(zhì)研究在中國是可能的?！?/p>

　　《光明日報》（ 2017年04月24日?01版）

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