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丁洪的量子征途:从费米弧到中国科学“梦之线”的突破

2015年春节前夜的上海光源实验室,丁洪团队用“梦之线”光束线站捕捉到砷化钽晶体中的费米弧表面态。这张被美国物理学会列为125年来里程碑成果的谱图,不仅证实了外尔费米子——这种1929年由德国物理学家预言的“手性”电子的存在,更终结了全球物理学界长达八十六年的寻找。当丁洪指着大屏幕上的谱图说“这就是最美的Eureka瞬间”时,他指向的不仅是个人科研生涯的巅峰,更是一个国家在基础物理领域从追赶到领跑的转折点。

费米弧的观测并非偶然。2008年,丁洪放弃美国终身教职归国时,便将目标锁定在“大科学装置建设”上。他提出的“三个中国梦”直指国家科技战略需求:在上海光源建成国际领先的“梦之线”光束线站,为拓扑材料研究提供核心工具;推动北京怀柔建设全球亮度最高的“梦之环”同步辐射光源,支撑高温超导等前沿领域;最终助力怀柔综合性国家科学中心“梦之城”的崛起。这些装置的落地,让中国科学家首次拥有了与欧美比肩的“科研重器”——2015年的费米弧观测,正是“梦之线”建成后结出的第一颗果实。

基础物理的突破往往伴随着漫长的等待。丁洪在伊利诺伊大学读博期间,曾连续数月在同步辐射光源的地下实验室工作24小时以上。走出实验室时,四周是无尽的玉米地,分不清东南西北。他的妻子曾调侃这是“全世界最差的工作”,但丁洪却沉浸在机器运转、数据流动的节奏中。“当预测被实验验证的那一刻,所有的枯燥都化作幸福。”这种对真理的纯粹追求,让他在铁基超导体中首次观察到s-波超导序参量,率先在固体材料中发现马约拉纳任意子——后者被视为拓扑量子计算的“关键粒子”,为量子计算开辟了全新路径。

丁洪的量子征途:从费米弧到中国科学“梦之线”的突破

科研的执着背后,是两代人的精神传承。丁洪的父亲因时代原因未能学习物理,却将这份执念传递给儿子。保送上海交大选专业前,父亲专程坐火车到学校,只为劝他选择物理。“他把一辈子的念想交到我手里”,丁洪说。这种传承不仅是个人的选择,更折射出中国科学家群体的精神底色:从钱学森、邓稼先到当代科研工作者,对真理的敬畏与对国家的责任始终交织在一起。丁洪团队的三项成果入选中国科学十大进展,正是这种精神的当代注脚。

如今,丁洪的“梦之环”正在怀柔加速建设。这座亮度比现有光源高百倍的装置,将支撑更多“从0到1”的突破。但对他而言,最美的瞬间永远属于下一个发现:“当你在迷雾中走出一条路,亲眼看到预测变成现实——这就是实验物理学家最大的幸福。”这种幸福,或许正是科学求实之美的本质:敬畏事实、尊重规律,用一生验证一个可能没有终点的问题。而在上海光源的实验室里,新的谱图正在生成,新的谜题等待解答——那里,或许正酝酿着下一个八十六年的答案。

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