2015年春节前夕,上海光源“梦之线”的地下实验室内,丁洪团队首次在砷化钽晶体中捕捉到费米弧表面态。这一发现证实了德国物理学家外尔1929年预言的“手性”电子存在,终结了物理学界长达八十六年的寻找。当超高分辨光电子能谱仪的屏幕上浮现出特征性弧线时,丁洪称其为“最美的Eureka瞬间”——这个被美国物理学会评为125年来最具里程碑意义的成果,不仅是中国本土实验物理的突破,更揭示了基础科研中“偶然性”与“必然性”的微妙关联。
费米弧的观测并非横空出世。丁洪的科研轨迹始终与大科学装置紧密交织:2008年放弃海外终身教职归国后,他主导建设了上海光源“梦之线”,推动北京怀柔“梦之环”高能同步辐射光源立项,并参与怀柔综合性国家科学中心“梦之城”规划。这些装置为高温超导、拓扑材料研究提供了关键技术支撑。例如,铁基超导体中s-波超导序参量的首次观察,便依赖于“梦之线”对电子能谱的极致解析能力。装置建设与科学发现的双向驱动,构成了丁洪团队突破世界级难题的底层逻辑。

基础物理研究的“漫长”与“枯燥”,在丁洪的叙述中被转化为另一种叙事。他回忆在伊利诺伊大学读博期间,曾连续数月驻守同步辐射光源地下实验室,24小时轮班采集数据。走出实验室时,玉米地环绕的荒野让人迷失方向,但仪器运转的嗡鸣与数据流的跳动却带来确定性愉悦。“机器在转,数据在跑,外面没有人知道你,但自己知道我们在不断接近一个新答案。”这种从未知迷雾中开辟道路的体验,被他定义为实验物理学家的核心幸福——即便妻子曾调侃这是“全世界最差的工作”,最终仍承认“做自己喜欢的事情,这是世界上最好的工作”。
科学传承的脉络在丁洪的故事中同样清晰。他选择物理的起点源于父亲未竟的梦想:当年保送上海交大时,父亲专程坐火车劝他选物理,将一辈子的念想托付给儿子。这种代际传递的执着,在丁洪归国后转化为更具现实意义的行动——他提出的“三个中国梦”直指国家重大科技需求,将个人研究志趣与科技自立自强战略深度绑定。从铁基超导体到拓扑量子计算,从外尔费米子到马约拉纳任意子,丁洪团队的每一次突破都伴随着对“科学边界”的重新定义。

矛盾与张力始终存在于丁洪的科研生涯中。一方面,他坚信“从迷雾中把一条路走通”的确定性;另一方面,基础物理的未知领域又充满偶然性——费米弧的发现源于对砷化钽晶体的针对性研究,但为何是这种材料而非其他?外尔费米子在固体中的存在形式是否与真空预言完全一致?这些疑问至今未有定论。丁洪在演讲中未回避这种不确定性,反而将其视为科学魅力的来源:“验证一个也许永远没有终点的问题”,恰是求实精神的本质。
2026年上海市“最美科技工作者”故事分享会上,主持人将丁洪的成就概括为“追求真理、严谨治学的求实精神”。这种精神在具体实践中表现为双重维度:对装置建设的极致追求(如“梦之线”的超高分辨率),对数据真实性的绝对坚守(拒绝任何人为修饰)。当丁洪展示费米弧发现时的原始光谱图时,图中细微的噪声波动与特征峰并存——这种不完美的真实,或许比任何修饰过的“完美结果”都更接近科学本质。

在丁洪的办公室里,一张拍摄于2015年的照片被置于显眼位置:深夜的实验室内,团队成员围在光谱仪前,屏幕上的费米弧弧线清晰可辨。照片边缘记录着精确时间——2月18日凌晨3点17分。这个时刻既是一个科学谜题的终结,也是新问题的起点:外尔费米子的发现为拓扑量子计算开辟了路径,但马约拉纳任意子的操控仍面临材料稳定性挑战。丁洪的量子征程远未结束,正如他办公室墙上那幅书法所写:“铁马冰河入梦来”——这场关于物质本质的探索,仍在继续。