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⑧提出物理机制理解“悟空”暗物质观测结果

■本报记者 倪思洁

北京，中关村。中国科学院基础科学园区东南角，有一座看上去很平凡的小楼。走进小楼，平静而敞亮的天井里弥漫着淡淡的咖啡香味，时常有一些学者在这里驻足，端上一杯咖啡，或侃侃而谈，或猛烈争论，或在黑板上默默演算，或倚在墙上如有所思……

这栋楼里，没有大型科研仪器，也没有试管交错的实验台。如果不是楼外挂的牌子上写着“中国科学院理论物理前沿重点实验室”（以下简称理论物理前沿重点实验室），人们很难将它与传统意义上的实验室接洽起来，更难以想到这里学霸云集——楼道里偶遇的那些人，天天都徜徉在大宇宙和小粒子之间，与海表里偕行举行着密切的互助和猛烈的争论。

不做“实验”的实验室

在中国科学院诸多重点实验室中，理论物理前沿重点实验室显得有点“另类”。

“我们是‘不做实验的实验室’，固然，这里的‘实验’是要打引号的。”理论物理前沿重点实验室主任、中国科学院理论物理研究所（以下简称理论物理所）所长蔡荣根笑着说。

做了30多年的理论物理研究，蔡荣根见证了理论物理研究范式的变化。作为物理学的基础，理论物理没有庞大且精密的实验装置。已往，研究职员依赖的“仪器”是“一张纸一支笔”，如今也不外是科研职员的头脑和计算机。

“如果非要说做实验，我们做得最多的就是思想实验。”蔡荣根说。

正如伽利略推论“物体在不受力的影响时会永远运动下去”，爱因斯坦推论“光线在引力场中会产生偏折”，理论物理不少经典理论的诞生，靠的都是纸、笔和科学家的智慧。

如许的特质，让理论物理前沿重点实验室注定与众差别——没有华丽的装置，也没有庞大的科研队伍。

“实验室固定成员不足40人，但这个团队非常‘高精尖’。理论物理研究不在人多，而是需要顶尖的科学家。”理论物理前沿重点实验室固定成员、理论物理所党委书记冯稷说。

这里集聚了许多海内理论物理学科的良好人才。实验室的固定成员全部是副研究员及以上级别，不仅云云，不少院士各人都曾经或正在这里事情，如彭桓武、周光召、何祚庥、戴元本、郝柏林、苏肇冰、于渌、张肇西、欧阳钟灿、吴岳良、孙昌璞、向涛、蔡荣根……

不关大门的实验室

每次走进实验楼，周善贵的眼光总习惯在雪白墙上八个蓝色大字——“开放、融会、求真、创新”上停留半晌。这是2008年在理论物理所建立30周年之际，老所长周光召题写的办所理念。

1978年，在我国老一辈科学家和天下理论物理学界的配合积极下，经邓小同等中央领导指挥，理论物理所正式建立。1985年，理论物理所成为中国科学院首批向海表里开放的研究所之一。

依托理论物理所20多年开放办所的基础，2008年理论物理前沿重点实验室建立，自然而然地继承了理论物理所“开放”的基因。

望着“开放”两个大字，周善贵的思绪时常会回到十多年前。2004年，周善贵辞去北京大学物理学院副教授一职，来到理论物理所做副研究员，并在2008年理论物理前沿重点实验室建立后，成为实验室最早的固定成员之一。

当初，他做出这个决定，正是由于理论物理所的“开放”。“当我还在北大攻读博士学位时，就已经享受到了这里开放带来的福利。其时，理论物理所的资料室是海内特别好的资料室，各人都可以到这里来查资料。”

理论物理前沿重点实验室建立后，这里更成了一个不关大门的地方。

访问学者制度和各种访问学者计划渐渐建立完善。实验室固定科研职员可以约请访问学者来访，实验室则会为这些访问学者们提供旅费和生活补贴，实验室主管卖力来访事宜的全程协助。

设立专项经费支持海表里优秀博士后和博士结业生。年轻的科研职员可以到实验室到场各种学术活动，实验室会资助他们旅费，并提供生活补贴。

2013年起，理论物理前沿重点实验室设立开放课题，制定申请指南和管理措施，面向天下征集开放课题项目。比方，自开放课题设立后，海内引力物理研究群体开展了卓有成效的交流与互助，发起了“引力物理联合讨论班”活动，共组织了百余场学术陈诉。

2017年起，实验室通过部署重大研究课题开展互助研究，由实验室科研职员牵头，组织海内相干领域科研气力举行攻关研究。

“我现在负担着实验室‘电弱对称破缺机制’这个课题的攻关研究事情。”理论物理前沿重点实验室固定成员舒菁说，“我们课题组目前有3位固定研究职员、4位博士后和12名研究生，在实验室经费的支持下，我们还约请了一位外洋的资深教授每年来研究所开展3个月的互助研究。”

不仅云云，理论物理前沿重点实验室还通过实验室年会、卡弗里理论物理互助交流平台、彭桓武理论物理创新研究中心、前沿论坛、国际集会、交流互访等情势，吸引海表里良好理论物理学家互助交流。

“我们每年春季都会举办实验室年会，围绕实验室的一两个研究偏向，调集海内相干领域的学者前来交流事情。每年炎天，实验室还会举办高级研讨班和暑期学校，海内全部科研机构和高校的研究生都可以报名到场，坚持了十多年，造就了一大批学生。”理论物理前沿重点实验室副主任周宇峰说。

在天下理论物理学者心中，理论物理前沿重点实验室就像一个“学术之家”，而这个家的大门一直向海表里偕行敞开，让实验室表里的科学家有了互助和探讨的时机。

不数论文的实验室

理论物理前沿重点实验室的管理职员曾统计过，从2014年到2018年，实验室共发表SCI论文1667篇，被引频次总计13610次，平均每年发表高水平学术论文300篇左右。但有趣的是，实验室在考核评估科研职员时却从不数论文。

每年，当天下各地的实验室都在年终考核时，理论物理前沿重点实验室的科研职员会坐到一起，开一场特殊的“年终总结交流会”。实验室里60岁以下的科研职员都会出席，每人15分钟，先容自己一年的事情。无论资历高低，先容时，陈诉人随时可能被其他研究职员打断和质疑。

“没有人会由于一年没发一篇论文而受到指责，也没有人会特意陈诉自己一年发了几多篇文章。写文章对于他们来说不算难事，但他们的目标是，文章写出来要得到海表里偕行的认可，要能真正推动理论物理往前走一步。”理论物理所科研到处长庄辞说。

得到偕行认可才是科研职员的压力所在。“到理论物理前沿重点实验室来事情的人，都想真正做点事情，在科学研究上有成绩，而不是仅仅发表几篇论文。”蔡荣根坦言。

在这个不数论文、不看“帽子”的实验室，每年的年终交流就像一场西岳论剑，而考核评定就在学术委员会与科研职员妙手过招的历程中完成。

“实验室的人不多，只要跟他们聊上几句话，就可以知道科研职员在思索什么问题、处于什么样的状态。”蔡荣根说。

这一科研评价方式是理论物理前沿重点实验室的一大特色。“在这里，各人是为了真正把物理问题搞明白，而不是为了赶时髦、发论文，或做一些看起来很热闹的研究。”理论物理前沿重点实验室固定成员易俗说。

由此，一些“冷门”科研偏向得以“生长”。“回国事情13年，我只申请了两次竞争性科研经费，主要依赖中国科学院和实验室的经费支持。无序自旋玻璃理论在海内依然是独此一家，如许的冷门学科研究也许只有在我们实验室才能坚持下去。”理论物理前沿重点实验室常务副主任周水师说。

理论物理前沿重点实验室在引进和造就理论物理新生代气力方面也有了上风。实验室多个自主部署研究课题的卖力人都是35岁以下的年轻人，让他们可以或许充实地发挥科研自主性，开展原创性探索性研究事情。“在这里，评价体系没有一刀切，这对于想放心做科研的年轻人来说十分紧张。”34岁的固定成员何颂说。

不甘现状的实验室

一般来说，中国科学院的重点实验室通常聚焦单一的研究偏向，但理论物理前沿重点实验室差别。

这里的学术精英存眷着该学科4个最紧张的研究领域——粒子物理与粒子天体物理及核物理，弦论、引力理论与宇宙学，统计物理与理论生物物理，凝聚态物理与量子物理。

在粒子物理、粒子天体物理与核物理研究领域，15名研究职员聚焦物质微观结构。比年来，他们在逾越粒子物理尺度模子研究、暗物质、核结构物理等前沿偏向取得了多项紧张结果。比方，他们发明了一种全新的“最大对称性”，完善解释电弱对称性自觉破缺的起源；初次提出在欧洲核子中心的大型强子对撞机上利用单喷注信号探求主要身分是希格斯超对称伴子的超对称暗物质；提出导致高能宇宙线电子能谱在流传历程之后仍出现显著结构的两种基本物理机制，发明可以通过测得的能谱结构反推出源的时空漫衍，对“悟空”号暗物质卫星等实验结果的理论研究起到引领作用。

在弦论、引力理论与宇宙学偏向上，实验室组织了10名研究职员举行探索。比年来他们发明宇宙暴胀后的重加热历程能产生引力波；发明早期宇宙产生的原初黑洞的并合历程能产生引力波；突破性地得到一般场论中散射振幅的几何描述并应用到数学物理相干问题；初次实现CHY公式在场论框架内的圈图修正并推广到尺度模子、高阶算符修正等新情况。

在统计物理与理论生物物理偏向上，实验室共有7名研究职员，在统计物理理论基础、呆板学习统计物理、自旋玻璃理论、消息通报算法、软物质物理、基因调控机制、多尺度模拟要领等多个问题的研究中取得了一系列紧张结果和进展，被《自然》《科学》《美国科学院院刊》《现代物理评论》等刊物多次引用。

在凝聚态物理与量子物理偏向上，7名科研职员聚焦强关联电子体系、高温超导、外场中的原子分子、冷原子物理、人工量子器件以及量子光学等前沿课题。他们提出了在光学腔实现自旋轨道耦合原子气体的要领；在自旋体系中率先提出了外尔磁子的观点；发明了铱氧化物的奇异量子物态；给出了自旋玻色子模子在热力学极限下的动力学举动等。

“目前，这4个研究偏向是海内理论物理学科领域的主要研究偏向，也是国际理论物理学界重点研究的偏向。”蔡荣根先容。

不仅云云，理论物理前沿重点实验室在支持自由探索的同时，还自动服务国度战略需求，为大科学装置的设计、制作和运行提供理论支持；积极负担国度重大科技使命和科研项目，2014年至2019年共负担国度级科研项目150多项。

虽然目前实验室在原始创新和服务国度创新需求方面成绩斐然，但并不因此自满。“我们计划在现有4个研究偏向的基础上，进一步凝练学科偏向，增强学科交织。”蔡荣根说。

前不久，理论物理所与中科曙光开展互助，建立了“理论物理先进计算联合实验室”，开展高性能计算的软件开发和应用研究。蔡荣根先容，未来随着学科发展，高性能计算可能会纳入理论物理前沿重点实验室的研究偏向，“随着条件的成熟，我们将会对研究偏向举行进一步调解”。

自诞生之初，老一辈科学家就对理论物理前沿重点实验室抱以期许——成为“中国理论物理研究中心”。

如今，初心仍在。“我们的目标是要把我国理论物理的旗帜扛住，对得起老一辈科学家，对得起学科发展，对得起天下理论物理偕行的期待。”蔡荣根说。

令媛易得 知音难求

“许多偕行是不敢到我们这里来作陈诉的。”理论物理前沿重点实验室主任蔡荣根开打趣说，“由于一不警惕就会下不来台。”

在理论物理前沿重点实验室，陈诉人的陈诉如果有不严谨之处，听众会在台下直接打断并提出质疑。

在许多人看来，这似乎有些“不留人情”，但这却是理论物理前沿重点实验室的一种文化传统。“挑刺”与“被挑刺”也是理论物理学家事情中的兴趣之一。

卖力实验室管理事情的中国科学院理论物理研究所科研到处长庄辞，也曾是一位理论物理学的科研职员，她用自己的切身领会告诉《中国科学报》：“做理论物理的人，不怕被‘挑刺’，而怕‘没人懂’。”

“陈诉作完之后，如果各人都没听懂，没有一小我私人提问，那才真是落寞。”庄辞说。

不外，在精英云集的理论物理前沿重点实验室，这种落寞不会出现。在探讨中进步、在互助中共赢，是这个实验室每位科研职员都在做的事。

对于青年研究职员何颂来说，探讨与互助时常让他颇有成绩感。何颂做的是弦论、量子场论研究。2015年回国前，他曾在美国普林斯顿高等研究院和加拿大圆周理论物理研究所做联合博士后。

“回国后，我没有选择去待遇更高的高校，而是来到这里，就是由于我的研究偏向上的偕行并不多，而在这里，和我同一年被招进来的同事里，就有3小我私人都是做这个偏向的。进入实验室后，我们很快组成了一个小团队。如今，这个小团队的研究水平在海内以致亚洲已到达领先。”何颂的话语中透露出一丝自豪。

如果说，物理学是自然科学的基础，那么，理论物理学可谓“基础的基础”。在曲高和寡的理论物理领域，实验室的同事们对于相互来说，更像一种知音般的存在。

“理论物理学科难度大、内容深邃，可以或许跨过门槛做理论物理的人都是非常智慧的，而理论物理前沿重点实验室正是聚集了如许一群智慧人。以是在这里，研究职员讲的工具，永远都有人能懂，都有人能提出创造性的发起，云云一来，每小我私人都能感觉到自己事情的价值。”庄辞说。

小而精的理论物理前沿重点实验室，像磁石一般吸引着天下理论物理学界的人才。“妙手喜爱和妙手在一起，就像下棋一样，棋逢对手才好。”蔡荣根说。

（倪思洁）

中国科学院理论物理前沿重点实验室简介

中国科学院理论物理前沿重点实验室于2008年依托中国科学院理论物理研究所正式建立，属于基础理论类实验室。

实验室定位为：依托中国科学院理论物理研究所，面向科学前沿，面向国度大科学工程，坚持“开放、流动、竞争、联合”的目标，联合天下理论物理学事情者，聚焦理论物理焦点问题研究，促进交织学科发展，为国度大科学工程提供引领，造就创新型人才，成为国际一流水平的“基础研究中心、人才造就基地、学术交流平台”。

实验室围绕粒子物理、粒子天体物理与核物理，弦论、引力理论与宇宙学，统计物理与理论生物物理，凝聚态物理与量子物理4个研究偏向开展研究事情。

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