仰望星空者 成就自斐然
光明日報記者 周仕興 光明日報通訊員 李偉紅 劉娜利
“它的磁場如此有序,它是我們探測到距離地球最近的一個脈沖星風(fēng)云?!鼻安痪茫趶V西大學(xué)天文觀測重大突破性研究成果發(fā)布會上,領(lǐng)銜取得該項研究成果的廣西大學(xué)天文與空間科學(xué)技術(shù)團(tuán)隊青年教授謝斐滿懷深情地介紹。
現(xiàn)年33歲的謝斐教授和她的團(tuán)隊,利用世界首個聚焦型X射線偏振望遠(yuǎn)鏡(IXPE)觀測到的數(shù)據(jù),對一個脈沖星風(fēng)云的X射線偏振特性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其偏振度極高,接近同步輻射理論的上限,這是人類目前在高能波段探測到的偏振度最高的一個目標(biāo)源。
2022年12月,這項成果以《船帆座脈沖星風(fēng)云X射線偏振趨近同步輻射理論極限》為題,在國際頂級學(xué)術(shù)雜志《自然》發(fā)表。謝斐是第一作者和唯一通訊作者,實現(xiàn)了以廣西本地研究機(jī)構(gòu)為第一完成單位在《自然》刊發(fā)研究論文的歷史性突破。
十年深“鑿”科研路
“謝斐教授有激情,有韌勁,專注執(zhí)著。這項成果的取得來之不易,這條叩問蒼穹、探索宇宙奧秘之路,是她懷揣夢想一步步頑強(qiáng)不懈地‘鑿’出來的。”廣西大學(xué)天文與空間科學(xué)技術(shù)團(tuán)隊帶頭人梁恩維教授評價。
謝斐坦言,自己的“入門”,得益于興趣和選擇。她大學(xué)時期讀的是數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué),這在不少女孩子心中“生僻無趣”的專業(yè),她卻以優(yōu)異成績獲得免試推薦攻讀碩士研究生的資格。從碩士到博士,伴隨學(xué)習(xí)和研究的深入、視野的開拓,她對高能天體物理的興趣和熱愛越發(fā)濃厚,這使她篤定選擇了相關(guān)高能天體物理領(lǐng)域的學(xué)術(shù)目標(biāo)。
取得博士學(xué)位后,謝斐前往瑞典皇家理工學(xué)院開展一期博士后研究工作,她把目標(biāo)鎖定在多年未有進(jìn)展的高能偏振探測領(lǐng)域。2018年,她前往意大利國家天體物理研究所,加入了成像型X射線偏振望遠(yuǎn)鏡合作組。在合作組,謝斐參與儀器的研制和標(biāo)定,在望遠(yuǎn)鏡升空之前把探測器造出來送上了太空,這一系列杰出工作,使謝斐成為這個頂尖學(xué)者匯聚的國際合作團(tuán)隊核心成員。
2021年,學(xué)有所成的謝斐懷揣夢想踏上回國之路。了解到廣西大學(xué)正在做中國空間站上的X射線偏振探測器時,她毅然選擇加入廣西大學(xué)。
然而,這是一場曠日持久的拉鋸戰(zhàn)。“X射線偏振觀測研究在過去40年進(jìn)展緩慢。直到2017年,美國、意大利聯(lián)合啟動了成像型X射線偏振望遠(yuǎn)鏡IXPE項目。2021年年底,該望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空開始執(zhí)行觀測任務(wù)?!敝x斐介紹,IXPE利用了一種先進(jìn)的探測技術(shù),使人類首次能夠?qū)射線偏振進(jìn)行高精度的測量,得到新維度的數(shù)據(jù),從而能更全面深入地探索其物理起源。
2022年4月,IXPE望遠(yuǎn)鏡將獲得的觀測數(shù)據(jù)傳回地面,謝斐通過國際合作團(tuán)隊在該研究領(lǐng)域的高端科研平臺和資源,與團(tuán)隊成員一起夜以繼日地完成了數(shù)據(jù)分析、論證并形成了觀測成果。
當(dāng)獲知謝斐團(tuán)隊取得這個觀測成果后,意大利國家天體物理研究所IXPE首席科學(xué)家保羅·索菲塔贊嘆說,這對理解脈沖星風(fēng)云的粒子加速機(jī)制意義重大,對研究脈沖星風(fēng)云磁場結(jié)構(gòu)和星風(fēng)結(jié)構(gòu)也具有重大意義。
“我從本科畢業(yè)進(jìn)入這個領(lǐng)域到現(xiàn)在已經(jīng)10年,一直專注于空間X射線探測,包括我來到廣西大學(xué),也是奔著要做好偏振觀測這個領(lǐng)域的想法來的?!敝x斐堅定地說。
從未“孤軍奮戰(zhàn)”
“廣泛的國際國內(nèi)合作和團(tuán)隊作戰(zhàn),也是獲得這項重大觀測成果的關(guān)鍵?!敝x斐說。
從讀博士起,謝斐一直都在國際一流的團(tuán)隊中訓(xùn)練,見證了致力尖端、有秩序、分工明確又合作共進(jìn)的團(tuán)隊攻關(guān)協(xié)作規(guī)范。在瑞典皇家理工學(xué)院和意大利國家天體物理研究所的經(jīng)歷讓她深深明白,要取得一項科技成果的突破,需要有廣闊的國際視野,緊盯科學(xué)前沿,加強(qiáng)國際國內(nèi)合作。因此,她要求團(tuán)隊的學(xué)生都要熟練運(yùn)用英語,能用英語給國際團(tuán)隊成員發(fā)郵件、溝通問題、參加國際小組會議研討,獲取國際最新科研信息。
“我們引進(jìn)一個人才,同時帶來了她背后整個團(tuán)隊的平臺和資源,通過人才引進(jìn)來形成我們很好的對外合作氛圍?!弊鳛橐M(jìn)謝斐的主要推動者,梁恩維對西部高校通過人才引進(jìn)推動國際合作深有體會。
多年在國際團(tuán)隊合作的經(jīng)歷,使謝斐得以參與由美國航空航天局和意大利航天局聯(lián)合研制的IXPE望遠(yuǎn)鏡項目,并通過競爭獲得了IXPE衛(wèi)星對Vela脈沖星風(fēng)云的X射線偏振觀測任務(wù)和科學(xué)任務(wù)主導(dǎo)權(quán)。
“這項成果的取得,絕非單打獨斗,它離不開團(tuán)隊的協(xié)同奮戰(zhàn),這得益于廣西大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實行的學(xué)科團(tuán)隊負(fù)責(zé)人制度(PI制)?!敝x斐說,在這個體制下,學(xué)院提供資金,教師組團(tuán)隊做項目,各團(tuán)隊在自己的研究方向里自由探索,每位年輕教師都可以擁有獨立的PI,享有充分的學(xué)術(shù)自由。
“學(xué)校緊密對接國家需求,明確做什么之后,讓年輕教師協(xié)同攻關(guān),致力創(chuàng)新,這是PI制的活力所在?!痹趫F(tuán)隊組建之初,梁恩維就把科學(xué)研究的自由探索和有組織科研有機(jī)結(jié)合起來,為青年學(xué)者創(chuàng)造良好科研成長條件。
“國之所需,吾之所向”
這項科研成果發(fā)布以來,業(yè)界熱議不斷:是什么讓這么耀眼的科研成果在西部高校的土地上美麗綻放?梁恩維一語中的:“在實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的征程上,我們敢于作為,敢于挺立?!?/p>
謝斐正是帶著“國之所需,吾之所向”的目標(biāo),回到了祖國。她說:“從出國的那一天起,我就想用自己所學(xué)的知識,為我國的偏振項目打下基礎(chǔ),與我的團(tuán)隊把偏振探測器造好,然后放到中國空間站上,實現(xiàn)零的突破?!?/p>
“團(tuán)隊想要有所突破,必須圍繞國家重大科學(xué)計劃和國際重大前沿去做,要有前瞻性的布局?!睆V西大學(xué)科研院院長王祥高說。
為此,廣西大學(xué)天文與空間科學(xué)技術(shù)團(tuán)隊在高能天體物理與探測技術(shù)、時域天文學(xué)與致密天體物理、星際介質(zhì)與射電天文學(xué)、引力波天文學(xué)與相對論天體物理等4個前瞻布局領(lǐng)域發(fā)力攻關(guān),逐漸在國內(nèi)國際嶄露頭角。
2020年年底,團(tuán)隊參與利用“中國天眼”FAST取得關(guān)于宇宙快速射電暴研究重大突破,該成果列入2020年國際十大科技進(jìn)展。2021年5月,該團(tuán)隊作為合作組成員單位參與的“高海拔宇宙線觀測站”項目,探測到了至今能量最高的宇宙線光子,突破了人類對銀河系內(nèi)超高能粒子加速的傳統(tǒng)認(rèn)知,開啟了超高能伽馬天文學(xué)的時代。
“寬視野的空間低能X射線偏振的測量作為我國首次在國際上提出的一個觀測計劃,是由廣西大學(xué)負(fù)責(zé)牽頭,共同制定了觀測計劃,研制了探測裝置,目前已經(jīng)完成了所有的技術(shù)攻關(guān),從探測器本身到電子學(xué)的芯片實現(xiàn)了國產(chǎn)化。有望作為伽馬暴(偏振)探測的三個探測器之一,計劃2025年在中國空間站上進(jìn)行觀測。這相比于IXPE瞄準(zhǔn)目標(biāo)的持續(xù)觀測具有更大的挑戰(zhàn)性。”宇宙X射線偏振合作組(CXPD)發(fā)起人,中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師李金說。
傳承奮斗,薪火不息?!白鳛楦咝?蒲泄ぷ髡?,要為科學(xué)界培養(yǎng)更多對科研充滿激情的科學(xué)家?!蓖跸楦哒J(rèn)為,“對年輕人的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。要讓學(xué)生認(rèn)識事物本身的趣味性,看到事物發(fā)生的作用反應(yīng)引發(fā)的神奇變化,將抽象的東西形象化,更要在實驗的過程中,結(jié)合我們國家和人類進(jìn)步的需求,使他們認(rèn)識到研究的意義和價值,激發(fā)他們的使命感、責(zé)任感,使他們在完成任務(wù)后贏得成就感。”
“很幸運(yùn)由謝斐老師引領(lǐng)我加入這樣的合作團(tuán)隊,我擴(kuò)大了國際視野,提高了科研能力,領(lǐng)略了挑戰(zhàn)一流科研的意義所在?!眻F(tuán)隊博士生劉寬感嘆道。
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