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从“并跑”到“领跑” 探寻李政道研究所的“世界级”方向
《华东科技》     发布时间:2017-06-20 12:14:39.0    

过去三十年,中国物理学的前沿基础研究在多个研究领域从“跟跑”发达国家已经发展到“并跑”阶段,这些前沿领域包括中微子振荡、铁基超导、拓扑量子材料和量子信息等。中国科学家在这些领域产生了引领性的重大研究成果。随着我国社会经济与科学技术的持续发展,尤其在科技强国长期战略的全面实施以来,中国基础科学的前沿研究已经到了一个向“领跑”升级的关键时期。


李政道研究所的成立

2014年12月,李政道先生给中央领导写信,建议参照对世界科学发展有巨大影响的丹麦玻尔研究所在中国建立一个世界顶级研究所,吸引一群世界上最顶尖的科学家,从事物理与天文方面最前沿的科学研究,形成自由探索的学术氛围,历练一批属于我国自己的顶级科学家,推动物理学及其交叉学科研究的重大发展,实现我国基础科学前沿研究的“领跑”升级。2016年5月,国家科技部、教育部和上海市人民政府共同决定以李政道先生的名字命名,上海交通大学作为承建和托管单位,在上海创建一个世界顶级的研究所。近十年来,上海交通大学重点建设了天体物理与宇宙学、粒子物理、凝聚态物理、统计物理和计算物理等多个基础学科,取得了一批具有国际影响乃至国际领先的重要成果,实现了物理学科的跨越式发展,为承建世界顶级的李政道研究所奠定了坚实基础。

在国家科技部、教育部、上海市人民政府和国家自然科学基金委的共同支持下,2016年11月28日下午,在上海交通大学闵行校区李政道图书馆隆重举行了李政道研究所成立仪式。

适逢2016年是李政道先生90华诞、发现宇称不守恒60周年、中国高等科学技术中心和北京现代物理中心成立30周年。在李政道研究所成立的同时,李政道研究所和李政道图书馆隆重举办了“宇称不守恒与中微子物理国际科学研讨会”和“李政道科学与艺术作品展览会”,展现李政道先生勤勉刻苦、善学多思的科学精神,感念李政道先生的赤子之心和育人之情,领略科学与艺术、人文相贯通的学问之道。

2004年诺奖获得者Frank Wilczek,多位美国科学院院士,二十多位中国科学院院士,国家教育部、科技部和自然科学基金委的领导,上海市领导,CUSPEA学者、䇹政学者,以及来自海内外众多科学家和艺术家参加了李政道研究所成立仪式、科学研讨会和科艺展。

李政道研究所的“世界级”方向

李政道研究所的定位是上海全球科创中心中科学研究中心的一颗明珠,为学术大师、顶级科学家和优秀青年学者提供一个交流、合作和研究的高端平台。同时,历练出一批引领未来科技发展的顶尖学者,产出一批能影响人类文明和社会进步的重大科技成果,为把我国这样一个全球第二大经济体建成为世界级的科技中心和经济中心做出不可或缺的重大贡献。

作为世界顶级的研究所,应当拥有若干个国际顶级的学术大师。当年,丹麦玻尔研究所有19位诺贝尔奖获得者工作过,美国普林斯顿高等研究院有31位诺贝尔奖获得者工作过。一方面,学术大师标志着研究所的学术水准,能更加准确地把握科学前沿问题的重要性和迫切性。拥有国际顶级学者有利于引领研究团队进入到最重要的科学研究方向上去,也有利于培养青年研究人员。另一方面,国际顶级学术大师是研究所的“旗帜”。他们能够扩大研究所的影响,更好地吸引一流的科研人员参与研究所举办的各类学术交流和讨论活动,吸引世界各地的青年才俊加入到研究所的研究中来,吸引优秀的学生来研究所深造。因此李政道研究所将努力争取到一批国际顶级的学术大师加盟研究所。

建立顶级研究所的目的之一是进行顶级的科学研究。李政道研究所将以一批世界顶级的物理学家作为核心,在一些重要的科研方向上建立研究组,引进一流的青年学者建立科研团队,研究最重要的物理问题。基于这些原因,李政道研究所将聚焦最前沿的科学研究,解决最重要的基础科学问题。将主要研究定位为研究宇宙最小尺度的粒子物理,研究宇宙最大尺度的天文与天体物理、以及对人类生活影响最大的量子物理与应用技术三个方向。

诸如KITP、KINT等国际一流研究所,其重要的功能是将国际一流的学者聚集在一起,就科学前沿的重要问题进行持续地、深入地讨论,通过他们的紧密合作激发出对相关科学问题有活力和创新的想法,引发出有洞察力和重大的科学进步。如KITP每年吸引约1000人(每年平均23,500访问学者·天)参与各类交流活动。来访者的平均访问时间为36天。KITP因此被Proceedings of the National Academy of Sciences评为最有科学影响力的科学研究机构。李政道研究所的建设目标之一就是建设成为具有这样功能的基础科学前沿研究的活动和交流中心。李政道研究所每年将围绕研究所设计的科研方向,遴选重要的科学前沿问题开展数个为期一到两个月的长时段研讨会(或可称为学术月)。学者可以在研讨会中相比一般学术会议更充分讲述和讨论对于相关问题的理解以及研究成果。来访者会被要求在研究所足够长的时间,如一周以上,这样将使得交流和讨论更加深入,相互间的合作也更加充分。同时配合相关的国际会议以吸引更多的学者参与到交流和讨论之中。除此之外,日常还会有大量的学术报告、讨论会等。这些学术交流对于开阔国内科学家的视野,提升整体科学研究水平,掌握最前沿研究的脉搏至关重要。同时在这样环境中培养的研究生和青年学者会具有更广博的国际化视野,能更好地把握相关科学的发展方向。

国际顶级的研究所也应将科学普及作为自己的责任和义务。因此科普工作也是李政道研究所的一个重要功能。计划将通过公众报告、新闻、微信推送、撰写科普文章、设立科普开放日等方式向公众宣传和解读最新的科学发现,使公众能够及时了解最新科技发现和创新成果,同时与上海交通大学一起举办中学物理教师研讨会、中学生夏令营,为中学生科创提供指导服务等。通过这些活动提升中学生对科学研究的兴趣,培养科学研究的思维和能力,将李政道研究所建设成为一个有特色的科学普及教育基地。


李政道研究所近期的科研进展

在李政道研究所初步建设期间,暗物质实验组与量子物理团队相继取得了一些世界瞩目的科研成果。在《科技导报》2016年度十项中国重大科学进展中李政道研究所的科研成果入选了两项。

李政道研究所暗物质实验组在物理学国际顶级学术期刊Physical Review Letters《物理学评论快报》上发表封面文章,给出了500公斤级液氙探测器低本底运行80天暗物质探测结果。这是目前世界上正式发表的灵敏度最高、曝光量最大的液氙暗物质探测结果,对暗物质粒子的性质做出了最强的限制。这个结果比美国LUX合作组2015年正式发表的在大质量区原世界最灵敏结果好了近3倍。相关研究结果以封面文章的形式发表在2016年9月16日Physical Review Letters。

量子物理团队在实验室里成功捕捉到了一种物理学家寻找多年的神秘粒子——马约拉纳费米子。马约拉纳费米子是一种与其反粒子完全相同的特殊费米子,它不仅关系到超对称理论和暗物质,而且是拓扑量子比特的最优载体,在量子计算领域有巨大应用前景,一直是物理学界的研究热点。相关研究结果发表在2016年6月24日Physical Review Letters。

由于2016年诺贝尔物理奖是奖给了拓扑相变,同时李政道研究所的量子物理团队也对量子物理中拓扑现象做出了突出贡献,因此李政道研究所决定以拓扑在物理学中应用为主题,在2017年的6月开展为期一个月左右的学术月活动。同时与上海交通大学物理与天文学院合办国际会议:“拓扑物质与量子信息国际研讨会”。2017年10月,李政道研究所将就量子物理举办一个高端研讨会,届时将邀请数位诺贝尔奖获得者参加会议。




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