◎本報記者 劉 霞

　　宇宙是如何開始的？那些最微小、最重要的物質粒子隱藏著什么秘密？它們如何幫助人們理解空間和時間的復雜性？中微子究竟是否是物質的組成部分之一？暗物質和暗能量的本質又是什么？探尋這些問題的答案正是美國費米國家加速器實驗室的工作方向。

　　上海交通大學物理與天文學院教授李亮曾在費米實驗室工作7年之久。他在接受科技日報記者采訪時表示，作為美國首屈一指的粒子物理學和加速器實驗室，自1967年以來，費米實驗室利用世界上最先進的粒子加速器之一——兆電子伏特對撞機(Tevatron)，不斷推動技術創新并拓展科學探索的邊界，最終愿景是揭示物質、能量、空間和時間的奧秘。

　　秉持三大科研使命

　　李亮說：“一個頂尖的實驗室，首先要有自己真正的‘靈魂’和使命，這賦予實驗室不懈追求的目標，也是團隊高度凝聚力所在。”

　　費米實驗室秉持三大使命：用粒子加速器推動世界中微子科學研究；領導美國粒子對撞機的開發及應用；通過對宇宙開展測量發展粒子物理學。

　　費米實驗室主持或參與了數百個實驗，包括多項粒子天體物理學前沿實驗，如1998年開始觀測的斯隆數字巡天，以及2012年拍攝第一張照片的“暗能量巡天項目”。

　　“費米實驗室還為大型強子對撞機(LHC)的設計和建造作出了貢獻，參與LHC上緊湊型繆子螺線管實驗的科學家也為2012年希格斯玻色子的發現立下了赫赫戰功。”清華大學物理系副教授胡震介紹了實驗室取得的一些成績。2008年，胡震曾以訪問學者身份在費米實驗室學習一年。2014年到2018年，他又重回故地開啟博士后研究。

　　胡震說：“Tevatron建造和運行的幾十年，帶動費米實驗室成為全球高能物理界重要研究中心之一。盡管其已于10多年前‘壽終正寢’，但它留下的經驗、技術、團隊組織方式、科研合作氛圍等，成為了一筆無形的資產，至今仍引領著科學家前進的腳步。”

　　獲得多項重大發現

　　在揭示宇宙和物質奧秘的道路上，費米實驗室取得了很多研究成果：發現底夸克、頂夸克，為構建粒子物理學標準模型奠定堅實基礎；觀測到反氫原子；在中性K介子中觀測到直接的CP破缺；直接觀測到陶子中微子首個證據，開啟物理研究新時代；發現新的奇特強子Y(4140)等。

　　“2023年8月10日，由費米實驗室主導的繆子反常磁矩合作組發布了迄今最精確繆子反常磁矩測量結果，精度比此前的研究結果提高了2倍，為揭示繆子反常現象背后的新物理線索奠定了基礎。”作為這項突破參與者之一的李亮記憶深刻。

　　去年4月，《科學》雜志以封面文章的形式發表了費米實驗室的研究成果：科學家利用“棲身于”Tevatron的探測器數據，實現了迄今對W玻色子粒子最精確的測量。

　　“從Tevatron加速器實驗到中微子振蕩實驗，再到繆子反常磁矩實驗，乃至未來的深地中微子實驗，費米實驗室總是在不斷開拓新的研究方向和領域，并且作出令人矚目的新發現。”李亮總結道。

　　讓高冷的科學更親民

　　費米實驗室的上述成就令人感覺特別“高冷”，但費米實驗室一直在努力讓科學走進生活，造福社會。

　　例如，Tevatron的設計推動了超導電線和電纜的商業化生產，使核磁共振成像設備成為可能。費米實驗室創始主任羅伯特·威爾遜1946年首次提出使用質子進行醫療的想法。當實驗室建造出首臺醫療用質子加速器時，威爾遜的夢想實現了。

　　費米實驗室一直積極參與科學教育。李亮介紹說，費米實驗室每幾周都會組織公眾參觀活動，由義務講解員帶領公眾參觀實驗室各個科學設施。實驗室從1980年開始為高中生舉辦“周六晨間物理”等活動，并為科學教師舉辦研討會。

　　以諾貝爾獎得主利昂·萊德曼命名的萊德曼科學教育中心于1992年開業。中心專門為教育和公眾參與而設立，李亮說：“通過這個中心，費米實驗室與周邊群眾建立起緊密聯系，增進了大眾對粒子物理和科學研究的理解，激發了年輕一代對科學的興趣，該中心也一直是公眾最喜愛的游覽點之一。”