船帆座脉冲星风云概念设计图。广西大学科研院供图/

Vela脉冲星风暴概念设计。广西大学研究院供图

    广西大学天文与空间科学技术团队正在就IXPE数据进行讨论。广西大学科研院供图/

广西大学天文与空间科技团队正在讨论IXPE数据。广西大学研究院供图

“它是距离我们最近的脉冲星之一,距离我们只有大约900光年。”

不久前,在广西大学举行的成果发布会上,该校天文与空间科技团队的青年教师、副教授谢飞指着一张充满科幻感的照片,介绍她是唯一的第一作者,国际出版物的通讯作者。 顶级期刊《自然》的最新发现是“船帆座脉冲星风云的X射线偏振接近同步辐射的理论极限”。

照片中发出紫色光晕的双环是船帆脉冲星云的独特结构。 在中心快速旋转的脉冲星的驱动下,它发射射电、X射线、高能伽马射线等不同波段的光辐射。 在两侧产生对称的环。 费杰等人利用X射线成像偏振望远镜发现船帆座脉冲星风云具有极强的偏振性。 这是目前人类在高能波段探测到的偏振度最高的目标源。

中国科学院院士、中国科学院国家天文台台长常进评价说,这一结果以极高的精度测量了船帆脉冲星风云的X射线偏振度,接近于同步加速器辐射的理论极限。 这在人类历史上还是第一次。

这也是广西地方单位首次在《Nature》发表文章实现历史性突破。 广西大学天文与空间科技团队负责人感慨地说,这是十多年努力积累的重大科学发现。

打开新窗口,发现宇宙惊喜

凌晨三点,杰飞完成了一天的工作。 他骑着电动自行车在空荡荡的广西大学校园里,兴奋地与同学们谈论当天的科研进展。 自2022年5月初收到源数据以来,谢飞带领的项目组经常奋战到凌晨,直到当年6月将要写的文章成功提交。

作为仰望天空成员,杰飞表示,科研突破不是一朝一夕的事情,而是一个长期积累的过程。 2011年,谢飞开始在中国科学院高能物理研究所攻读硕士和博士学位。 2016年博士毕业时,她坚定地选择了X射线偏振作为自己的研究方向。

“近年来,我的同事所做的研究变得越来越具有挑战性。” 飞杰表示,在高能天体物理学中,电磁波是最重要的天体信使。 能量、时间、位置和极化是电磁波的四个主要组成部分。 维度属性。 在过去的几十年里,科学家们在能量、时间、位置三个维度上做了大量的研究,帮助我们了解宇宙是如何诞生和演化的,以及恒星是如何产生的。 在这种情况下,增加偏差维度可以为我们观察和理解宇宙打开一扇新的窗口。

博士毕业后,费杰分别在瑞典和意大利科研团队工作,从事高能偏振探测技术相关研究。 在意大利国家天体物理研究所,她参与了NASA和意大利航天局(ASI)联合开发的IXPE望远镜项目,并通过组内竞争获得了分析原始数据的领导地位。

IXPE是成像X射线偏振探测器的缩写,于2021年12月9日在美国肯尼迪航天中心用运载火箭发射升空。当时,谢飞已经回国,担任副教授于广西大学物质科学与工程技术学院组建研究团队继续研究。 杰飞对IXPE望远镜的科学数据充满期待。 “在观察的最初几天,意大利合作组织的成员告诉我,消息来源可能非常高并且有偏见,从那时起我开始感到兴奋。”

拿到数据后,谢飞几乎没有休假。 他通常要到半夜12点才从办公室回家。 他还每周三四点凌晨与国外团队开会讨论。 “也许人们认为我的工作就是仰望星空,这很浪漫,但实际上大部分时间我们都坐在电脑前处理数据。” 有时同事在微信群里组织周末户外活动,谢飞只能礼貌地拒绝。 “我感觉回国后,除了办公室,基本上每天都是在学校周围走走。我来南宁一年多了,进城可能还是会迷路。”

刘宽是广西大学谢飞老师的博士生。 在谢飞的推荐下加入IXPE国际合作团队。 在刘宽眼中,谢飞是一位在科研上喜欢“破锅追根究底”的老师。 项目刚开始的时候,大家都发现了数据的异常。 “当时组里的同学并没有太在意,但谢飞老师却坚持研究清楚。” 于是团队花了三天时间,终于证明数据异常是由太阳活动引起的。 如果放弃研究,可能会导致分析错误。

经过一个多月的数据挖掘,杰飞团队发现了一个惊喜。 研究小组观测到的船帆座脉冲星是目前已知最亮的脉冲星之一。 这项研究报告了脉冲星云内部核心区域的 X 射线偏振观测结果。 局部偏振度超过60%,接近同步辐射理论预测的极限。 这是目前人类在高能波段探测到的偏振度最高的目标源。 它让科学家对脉冲星云中的粒子加速机制有了新的认识。

“我们可以想象,宇宙中很多物理过程都是非常激烈的,比如黑洞吞噬物质、恒星被撕裂、宇宙深处剧烈爆炸等等。但我们看到船帆座脉冲星风的X射线辐射云层这么高,说明它所处环境的磁场非常有序,基本没有受到扰动。” 谈起项目组的发现,解飞言语中难掩惊讶。

有组织的科学研究就像守在山顶猎杀野猪一样。

对于谢飞所取得的成就,广西大学天文与空间科技团队带头人梁恩伟教授评价这是“十年的努力”。 谢飞从本科毕业到博士后,一直沉浸在太空探索研究领域10年。 当其他人享受着发表文章的荣誉和奖励时,谢飞坐在板凳上,专注于自己的科研领域。

作为培育谢飞团队成果的重要一站,广西大学这所地处边疆的地方大学也经历了“十年砥砺奋进”的过程。 梁恩伟说,在物理学院,有一位教授,名叫刘洪邦。 在几十年的教学生涯中,他培养了大批具有社会关怀和家国情怀的拔尖青年科研人才。 谢飞还表示,自己来到广西大学是因为看重刘洪邦教授在空间粒子探测技术方面的研究。

“刘洪邦老师刚来学校工作时,月工资只有4000多元,但他没有丝毫怨言,只是和一群年轻教师一起白手起家。” 梁恩伟说,2012年,物理学院的年轻教师团队开始奠定自己的科研道路。 对于科研条件相对薄弱的西方大学来说,很难获得可以立即收获的研究成果。 只有长期努力才能取得突破。

“你必须专注于做基础研究。” 这是广西大学研究院常务副院长王向高在接受采访时多次提到的经历。 在他看来,要取得突破,团队需要进行有组织的科学研究,重点关注“做什么”和“谁来做”。 对于“做什么”,王祥高表示,要围绕国家重大科学规划和国际重大前沿,前瞻性布局。 至于“谁来做”,他认为对年轻人的培养至关重要。 “我们现在招收人才并不是说能进来多少文章,我们还需要跟上我们的研究方向,评估他们的工作能力和未来潜力。”

据介绍,广西大学物理学院实行PI制度(学术组长制度)。 在学校的资金支持下,教师们组建自己的团队进行项目研究,让每个团队自由探索自己的研究方向。 为了保证大家的学术自由,从2018年开始,每一位刚到物理学院的年轻教师都可以拥有独立的PI,并根据科学兴趣组建团队。

成长于广西十万达山区的梁恩伟教授将学术和技术攻关团队比作农村的打猪队,共同目标是猎杀野猪。 团队中的每个成员根据自己的兴趣和特长(资源)加入,保证年轻人在共同的目标下向自己的方向发展,从而实现有组织的科学研究。 “在乡下打过野猪的人都知道,谁该守哪个山头,在追野猪之前,一定要提前安排好,否则,一直追着野猪走,是永远追不上的。追击拦截,必须精心布局。”

在一系列科研布局下,广西大学物理学院近年来取得了多项重大科研成果。 2020年底,学校天体物理团队参与利用国家重大科技基础设施500米射电望远镜FAST,实现宇宙快射电暴研究重大突破,跻身全国前十2020年国际科技进展。2021年5月,该团队作为合作组成员参与的“高空宇宙线观测站​​”项目探测到迄今为止能量最高的宇宙线光子,突破了人类对宇宙线光子的传统认识。银河系超高能粒子加速开放,迎来了超高能伽马天文学时代。

前沿探索离不开国际视野

然而,中国高能物理研究要想走在世界前列,离不开科研人员拓宽国际视野。 作为骨干参与研究的博士生刘宽认为,杰斐与意大利国家天体物理研究所的合作关系指导了他们的研究,促成了这一重大成果的诞生。 “如果谢老师没有去意大利,我们就不可能参加这个项目。” 刘宽说道。

对于谢飞来说,无论是老师还是学生,学习科技都必须具备全球视野。 谢飞透露,他每天都会阅读最新的国际前沿学术文章,看看别人做到了什么程度,作为获取基础知识的一种方式。 在她办公室的黑板上,有一张特殊的清单——“耻辱榜”,上面记录着她的学生在举办国际会议时能听懂的英语比例。 “我想敦促他们经常看到这些数据,知道他们的英语水平有多糟糕。” 谢飞解释说,在国际团队中,想要获取最新信息、最前沿的科学进展,英语是最基本的。 工具。

在这份“耻辱榜”上,刘宽是最能理解英语内容的学生,他表示自己在老师的指导下不断进步。 “谢老师会直接让我发邮件,和国外顶尖导师互动,帮我修改邮件内容。他还会经常带我们去参加国际会议。”

谢飞在采访中表示,他觉得做科研有点类似于登山。 有一次,她和朋友去爬华山。 当时大家都被山下卖缆车票的人骗了,说“今天爬不到山顶了”,所以我们索性就坐缆车到了山顶。 只有杰飞一个人爬了上去。 “自己爬上去的感觉和坐车的感觉不一样。”

接下来,她将在广西大学提供的肥沃的科研土壤上,通过观察微观世界的“无限小”,继续探索宇宙的“无限大”图景。

中青报·中青报记者 谢阳 通讯员石贤贤 杜斌 来源:中青报

版本 05,2023 年 1 月 16 日

作者 admin