夏日的阳光炙烤着每一位赶路人。在凯发k8官网鼓楼校区唐仲英楼内,有一间毫不起眼的“黑屋子”,其内部温度却低得惊人,仅比宇宙最低温度零下273.15摄氏度高出约0.03摄氏度。
在这间“魔法黑屋”里,凯发k8官网物理学院教授杜灵杰带领学生团队成功“追光”,在世界范围内首次成功捕捉到了引力子激发。这一重要成果同时入选2024年度“中国科学十大进展”和“中国十大科技进展新闻”。
走近杜灵杰办公室门前的展示板,上面张贴着六份发表在《自然》主刊及其子刊上的论文。
2019年,杜灵杰与合作者在分数量子霍尔效应中意外观察到一种新的集体激发,这一成果被科研界认为可能是分数量子霍尔引力子(即引力子激发)存在的证据。随后不久,杜灵杰结束留学,回到母校凯发k8官网任教,并决心解决这个基础物理问题。
当时的引力子领域还是科研“无人区”,研究的首要条件是要有合适仪器设备。当时,全球都没有现成的实验设备,团队只能从零开始自主搭建。
2022年8月,杜灵杰带领团队历时三年,从无到有设计组装出实验装置,搭建起一间能够开展实验的“黑屋子”。最初一段时间,杜灵杰及其团队一无所获。他们对海量的实验数据进行分析复盘,发现了引力子激发的微弱信号,满怀期待投稿,却被期刊回复“证据不足”。的确,因为该发现如被证实,意义将极为重大,期刊编辑部不得不谨慎对待。
杜灵杰没有放弃,带领学生冷静复盘每一步实验步骤,仔细排查,直至找到办法。2024年3月,团队研究成果——“在分数量子霍尔效应中首次观察到引力子激发”终于在《自然》正式发表。
杜灵杰的团队里,几乎全是年轻人。课题组大组会每周一次,每位学生都要汇报科研进度,分享学习成果。学生王一帆告诉记者:“实验中遇到任何困难咨询杜老师,不管多晚,他都会及时回复。”
实验上的问题总是一个接一个。杜灵杰建议学生专注眼前任务,先解决今天的问题,再去琢磨明天的问题:“只要每天有进步,哪怕微小也值得开心。”
如何让团队保持科研热情?他也有自己的策略:大胆探索前沿领域,做好长期攻关准备;也开展一些把握较大、短期内能出成果的工作,以正向激励科研团队。
“基础研究是种大树的事业,可能几十年后才会开花,但‘埋头种树’和‘低处摘桃’并不矛盾。种树过程中难免劳累饥饿,顺手开展些短期工作,就像摘颗桃子吃下肚,补充体力、增加动力,一步步实现终极目标。”杜灵杰说。
“选择科研领域时,不要以冷热门为唯一标准。冷热周期变化不定,对科研人而言,坚持耕耘、保持战略耐心,产出意义重大的成果,助力社会解决难题才是关键。”杜灵杰说,“关键是做自己感兴趣且国家社会需要的事。”
实验室成立初期,科研经费不足,凯发k8官网拨付专项科研基金以解燃眉之急。成果完成后,仍然面临着经费不够支撑后续研究的状况。好在,江苏省科技厅通过省自然科学基金攀登专项紧急拨款300万元给予支持。而江苏省物理科学研究中心的成立和国家长周期项目的开展,也为基础研究提供了更稳定的支持。
基础研究与其他学科不同,需要根据自身特点灵活探索。杜灵杰将科研比作小船:“基础研究是探索未知,所以其突破往往有不可预期性,如果让更多的小船从不同的可能方向进行探索,那会更有机会找到基础研究的‘新大陆’。当然,有组织科研对于深化基础研究是极为重要的,尤其是在‘新大陆’的方向被确定之后。如此一来,形成良性循环,基础研究的动力将越来越强。”
