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船帆座脈沖星風云概念設(shè)計圖。廣西大學科研院供圖

廣西大學天文與空間科學技術(shù)團隊正在就IXPE數(shù)據(jù)進行討論。廣西大學科研院供圖

(資料圖)

“它是距離我們最近的脈沖星風云之一，大概只有900光年。”

前不久，在廣西大學召開的成果發(fā)布會上，該校天文與空間科學技術(shù)團隊青年教師、副教授謝斐指著一張科幻感十足的照片，介紹她作為唯一第一作者和通訊作者發(fā)表在國際頂級期刊《自然》上的最新發(fā)現(xiàn)《船帆座脈沖星風云X射線偏振趨近同步輻射理論極限》。

照片上發(fā)出紫色光暈的雙環(huán)是船帆座脈沖星風云的獨特結(jié)構(gòu)，在中心快速旋轉(zhuǎn)的脈沖星的驅(qū)動下，發(fā)射出射電、X射線、高能伽馬射線等不同波段的光輻射，在兩邊產(chǎn)生對稱的環(huán)。謝斐及其合作者通過X射線成像偏振望遠鏡，發(fā)現(xiàn)船帆座脈沖星風云存在極強的偏振，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源。

中科院院士、中科院國家天文臺臺長常進對此評價，該成果以極高的精度測量到船帆座脈沖星風云接近同步輻射理論極限的X射線偏振度，這是人類歷史上的首次。

這也是廣西本地單位第一次完成單位在《自然》發(fā)文的歷史性突破。廣西大學天文與空間科學技術(shù)團隊帶頭人感慨道，這是“十年磨一劍”厚積薄發(fā)的重大科學發(fā)現(xiàn)。

打開新的窗口，發(fā)現(xiàn)宇宙中的驚喜

凌晨3點，謝斐結(jié)束了一天的工作。在四下無人的廣西大學校園里騎著電動車，興奮地和學生談論著一天的科研進展。從2022年5月初拿到源數(shù)據(jù)開始，謝斐帶領(lǐng)的項目團隊就時常奮戰(zhàn)到凌晨，直到當年6月將撰寫的文章順利投稿。

作為仰望蒼穹的一員，謝斐表示科研突破的取得并非朝夕之功，而是一個長期積累的過程。2011年，謝斐在中科院高能物理研究所開始碩博連讀。2016年博士畢業(yè)時，她堅定地選擇將X射線偏振作為研究的方向。

“這些年，我的同行所做的研究越來越具有挑戰(zhàn)性。”謝斐說，在高能天體物理這一塊，電磁波是最主要的天體信使，能量、時間、位置、偏振是電磁波的4個維度特性。在過去幾十年間，能量、時間、位置這三個維度，科學家已經(jīng)做了大量的研究，來幫助我們理解宇宙是怎樣誕生和演化的、星體是怎么產(chǎn)生的。在這種情況下，增加偏正這個維度，可以幫助我們觀測和理解這個宇宙打開一個新的窗口。

博士畢業(yè)后，謝斐分別在瑞典和意大利的科研團隊從事高能偏振探測技術(shù)的相關(guān)研究。在意大利國家天體物理研究所，她參與到由美國航空航天局（NASA）和意大利航天局（ASI）聯(lián)合研制的IXPE望遠鏡項目，并通過組內(nèi)競爭獲得了一手數(shù)據(jù)的分析主導權(quán)。

IXPE是成像型X射線偏振望遠鏡（Imaging X-ray Polarimetry Explorer）的簡稱，該望遠鏡于2021年12月9日從美國肯尼迪航天中心搭乘運載火箭發(fā)射。當時，謝斐已經(jīng)回國，在廣西大學物理科學與工程技術(shù)學院任職副教授，組建研究團隊繼續(xù)開展研究。謝斐對IXPE望遠鏡的科學數(shù)據(jù)充滿了期待?！霸谟^測剛進行幾天的時候，意大利的合作成員告訴我這個源可能非常高偏，那時候我就開始興奮了。”

拿到數(shù)據(jù)后，謝斐幾乎沒有過休假，通常半夜12點才從辦公室回家，每周還有三四個凌晨和國外團隊開會討論?！翱赡艽蠹視X得我的工作是抬頭看星空，很浪漫，但其實大部分時間我們都是坐在電腦前處理數(shù)據(jù)?！庇袝r候同事在微信群聊里組織周末的戶外活動，謝斐也只能婉拒?！拔腋杏X回國后每天除了辦公室，基本上就在學校溜達了，來南寧1年多，我去到市區(qū)還可能會迷路?！?/p>

劉寬是謝斐在廣西大學帶的博士生，在謝斐的引薦下加入到IXPE國際合作團隊。在劉寬眼里，謝斐在科研上是一位喜歡“打破砂鍋問到底”的老師。項目剛啟動時，大家發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了一個異常?！爱敃r組里的同學對此并沒有在意，但謝斐老師堅持要把它研究清楚?！庇谑菆F隊花了3天時間，最后證明這個數(shù)據(jù)異常是由于太陽活動引起，如果放棄研究可能會引起分析上的誤差。

經(jīng)過一個多月的數(shù)據(jù)挖掘，謝斐團隊發(fā)現(xiàn)了驚喜。研究團隊觀測的船帆座脈沖星風云是目前已知最亮的脈沖星風云之一。該研究報告了對脈沖星風云內(nèi)部核心區(qū)域的X射線偏振觀測，局部的偏振度超過60%，接近同步輻射理論預言的極限值。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源，它讓科學家對脈沖星風云里的粒子加速機制有了新的認識。

“我們可以想象宇宙中的很多物理過程是很激烈的，比如黑洞吞噬物質(zhì)，星星被撕裂，宇宙深處劇烈的爆炸等。但是我們看到船帆座脈沖星風云X射線輻射這么高偏，表明它所處的環(huán)境里面磁場非常有序，基本上不存在什么擾動?！闭劶绊椖繄F隊的發(fā)現(xiàn)，謝斐話語間難掩驚喜。

有組織的科研就像守住山頭打野豬

對于謝斐取得的成果，廣西大學天文與空間科學技術(shù)團隊帶頭人梁恩維教授評價其為“十年磨一劍”。謝斐從本科畢業(yè)一路走到博士后，整整10年的時間一直浸潤在空間探測的研究領(lǐng)域中。當其他人在享受發(fā)文章得到的榮譽和獎勵時，謝斐甘坐冷板凳，潛心專注自己的科研領(lǐng)域。

而作為孕育謝斐團隊成果的重要一站，廣西大學這所位于邊疆的地方高校也經(jīng)歷了“十年磨一劍”的深耕過程。梁恩維說，在物理學院，有位叫劉宏邦的教授。他在數(shù)十年的教學生涯中，培養(yǎng)了大批有社會關(guān)懷、家國情懷的青年科研拔尖人才。謝斐也談到，自己之所以來到廣西大學，也是因為十分看重劉宏邦老師在空間粒子探測技術(shù)方面的研究。

“劉宏邦老師剛來院里工作時月工資才4000多元，但他沒有一句埋怨，就是帶著一幫青年教師從零做起?！绷憾骶S說，在2012年，物理學院的年輕教師團隊就開始鋪就自己的科研之路。對于一所科研條件比較薄弱的西部院校而言，那些馬上可以摘果的研究難以爭取，唯有長期的刻苦磨煉才能有所突破。

“一定要沉下心來做基礎(chǔ)研究?！边@是廣西大學科研院常務副院長王祥高在采訪中反復談及的經(jīng)驗。在他看來，想有所突破，團隊需要進行有組織的科研，關(guān)注“做什么”和“什么人去做”。對于“做什么”，王祥高說，圍繞著國家重大科學計劃和國際重大前沿去做，要有前瞻性的布局。而關(guān)于“什么人去做”，他認為對年輕人的培養(yǎng)至關(guān)重要?！拔覀儸F(xiàn)在的人才引進，并不是說有多少文章就能夠進來，還需要緊跟我們的研究方向，并對其工作能力和未來的潛力進行評估。”

據(jù)介紹，廣西大學物理學院實行的是PI制（學術(shù)團隊負責人制度），在學院資金支持下，教師自己組團隊做項目，讓各團隊在自己的研究方向里自由探索。而為了保證大家的學術(shù)自由，從2018年開始，每個剛來到物理學院的年輕教師都可以擁有獨立的PI，以科學興趣組成團隊。

從廣西十萬大山里成長起來的梁恩維教授，把學術(shù)技術(shù)研究團隊通俗比喻為農(nóng)村中的打豬團隊，共同目標是打到野豬。團隊各個成員根據(jù)自己興趣和特長（資源）加盟，在共同目標下保證年輕人的發(fā)展各有方向，從而實現(xiàn)有組織的科研?！霸谵r(nóng)村打過野豬都懂得一點，安排誰守在哪個山頭得先提前布置好，然后才去趕野豬的。否則一直跟在野豬屁股后面的話，你永遠趕不上它。圍追堵截，必須周密布局?！?/p>

在一系列科研布局下，廣西大學物理學院近年來取得了不少重大科研成果。2020年年底，該校天體物理團隊參與利用國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施500米口徑射電望遠鏡FAST取得關(guān)于宇宙快速射電暴研究重大突破，列入2020年國際十大科技進展。2021年5月，該團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)認知，開啟了超高能伽馬天文學的時代。

前沿探索離不開國際化視野

然而，中國的高能物理研究要想走在國際前沿，離不開研究人員國際視野的拓寬。作為骨干參與該項研究的博士生劉寬認為，謝斐與意大利國家天體物理研究所的合作關(guān)系引導了他們的研究，也促成了這項重大成果歷史誕生?！叭绻x老師沒有去意大利的話，我們是沒有辦法參與到這個項目中的。”劉寬說。

而對于謝斐來說，無論是老師還是學生，研究科學技術(shù)必須具有全球視野。謝斐透露，自己每天都會閱讀最新的國際前沿學術(shù)文章，看其他人做到了什么樣的程度，作為基礎(chǔ)性的知識獲取。在她辦公室的黑板上，有一個特殊的榜單——“恥辱榜”，上面記錄著她的學生在開國際會議時，能聽懂的英文比例?！拔蚁攵酱偎麄兡軙r時看到這個數(shù)據(jù)，知道自己的英文水平有多慘。”謝斐解釋說，在國際團隊里，要想獲取最新的資訊和最前沿的科學進展，英語是最基本的工具。

在這份“恥辱榜”上，劉寬是能聽懂英文內(nèi)容最多的學生，而他表示自己在老師指導下也在持續(xù)進步?！爸x老師會直接讓我去發(fā)郵件，跟國外頂尖的導師們互動，還會幫我修改郵件內(nèi)容。也會經(jīng)常帶著我們?nèi)ラ_國際會議。”

謝斐在采訪中說，自己覺得做科研和爬山有點相似。有一次，她和朋友去爬華山。當時大家在山腳下都被賣纜車票的人忽悠說“今天爬不到頂”，就干脆坐纜車到了山頂。只有謝斐一個人爬了上去，“自己爬上去的，跟坐車上去的感覺是不一樣的”。

接下來，她會繼續(xù)在廣西大學提供的科研沃土上，通過觀測微觀世界中的“無窮小”，去發(fā)掘“無窮大”的宇宙圖景。