如果有一天，太阳真要变成红巨星，我们能带着地球去“流浪”吗？

对很多人来说，可能认为这不过只是一个玩笑；而对科学家来说，这却是一个严肃的问题，关键在于——我们如何才能未卜先知，精准提前获取到太阳内部的变化？

7月7日，记者从活力中国调研行主题采访活动中了解到，在上海李政道研究所内，一大批科学家正在聚焦“极端宇宙条件下物质的起源与演化”这一根本性科学问题，充分发挥大科学研究范式优势，打造极限探测能力。目前，该所已在张江大本营建设两大实验平台，并在四川锦屏、青海冷湖、海南南海同步推进三个前进观测基地建设，形成以上海为核心、跨区域协同推进的科研布局。

地下2400米捕捉暗物质粒子

四川锦屏，山下2400米。这里无声，有着极致的宁静。所有的这些环境，只为了一台液氙探测器而服务。

上海交通大学李政道研究所特聘学者、PandaX实验室负责人周宁告诉记者，液氙探测器就如同一个“探头”，所要捕捉的正是那遍布宇宙之中，但常人从未看见过的暗物质粒子。

图为PandaX液氙相关装置。劳动报记者 颜筱依摄影

现代宇宙学观测表明，一种看不见的暗物质普遍存在于宇宙中，并在宇宙和星系的形成和演化中起着主导作用，它占据了宇宙所有物质总量的85%，却没有人直接探测到它。自上世纪80年代以来，国际上涌现了大量实验，采用多种探测手段搜寻暗物质粒子，其中深地液氙实验处于领先地位。

2009年，上海交通大学牵头发起了PandaX液氙暗物质与中微子探测实验。目前，在已完成三代PandaX装置的建设，持续产出国际领先的暗物质和中微子研究成果。

周宁表示，4吨级探测器“PandaX-4T”于2026年停机，下一代20吨级的“PandaX-20T”预计2027年底投入运行，预期探测灵敏度较前者提升两个数量级，将建成全球体量最大、灵敏度最高的液氙探测器，有望率先对大质量暗物质理论给出关键判断，精确测量低能天体中微子，并为中微子是否为其自身反粒子提供关键实验判据。

“在《流浪地球》这部电影中，人类正是因为捕捉到太阳中微子的变化，从而使得科学家获取到太阳氦闪的关键信息，为地球去‘流浪’争取到了宝贵的时间。”周宁告诉记者，虽然电影有着艺术加工的成分，但是中微子的确对了解宇宙变化至关重要。而这台液氙探测器，将使得科学家终于有了看清宇宙的“眼睛”。

“海铃计划”破解宇宙线起源奥秘

捕捉中微子，不仅在四川锦屏。

风起，铃动。在中国南海3500米深海下，李政道研究所的科学家们把一连串的“风铃”串联在了一起，而它们“聆听”的，就是宇宙射线的起源。

李政道研究所青年学者、海铃实验室相关负责人梅华林向记者展示了一个“铃铛”——混合型光电球舱。他表示，“海铃计划”旨在3500米深海建设一个具有国际竞争力的高能中微子望远镜，通过捕捉天体及地球大气中核反应过程产生“幽灵信使”——高能中微子，从而探索极端宇宙、揭秘宇宙射线起源、寻找新物理规律以及研究地球内部结构等科学问题的全新观测窗口。

目前，全世界最大的中微子望远镜是位于南极冰层下的“冰立方”。然而，南极冰川尘埃多、对光子的散射强，观测精度受到限制。此外，想要进一步探索极端宇宙中的未知，就需要更灵敏的探测器、更大的监测体积，获取更高数量级的中微子统计样本。

为此，李政道研究所的专家们决定在在南海建设中微子望远镜。由于南海地处赤道附近，观测视野更广，“海铃”将成为国际上首个兼具低纬度覆盖、全灵敏度巡天能力的中微子望远镜，填补全球中微子探测网络在赤道区域的空缺。

梅华林表示，目前“海玲计划”已完成一期探测器样机研制与多轮深海验证，预计2027年完成10根望远镜阵列建设，开展长期稳定运行与关键技术论证。而未来，望远镜阵列将会扩充至约1000根，可覆盖大约10立方公里的海水体积。

激光加速器模拟宇宙极端条件

宇宙太大不方便研究？那就把宇宙“搬”进实验室。

听上去是不是天方夜谭？可在李政道研究所的地下，真的有一个“小宇宙”。

图为实验室天体物理平台的控制室内。劳动报记者 颜筱依摄影

长久以来，人类探索宇宙主要依靠远距离天文观测，只能被动捕捉太空信号。在李政道研究所，科研团队建成的实验室天体物理实验平台，依托超高功率飞秒激光、超高能量纳秒激光、高能电子束等三套顶尖科学装置，能够在地下实验室精准模拟宇宙极端物理环境。

李政道研究所青年学者、实验室天体物理平台相关负责人吴益鹏表示，这个平台依托全球领先的激光与加速器组合，为探索暗物质轴子的微观属性、揭示极端天体过程的剧烈释能机制提供全球领先的实验支撑，是一个以实验室天体物理研究为主，兼容其他高能量密度物理研究的世界级综合实验平台。

“相当于将地球接收到的全部太阳辐射，通过放大镜聚焦到头发丝粗细的尺度上。”吴益鹏如此形容“极端”，也正因为如此，使得平台能支撑包括实验室天体物理、激光核物理、粒子加速、等离子体光学乃至量子电动力学在内的多个前沿物理研究方向。

打造全球领先的极限探测能力

“我们的核心科学使命，就是聚焦两大根本性科学问题。”李政道研究所所长张杰院士表示，一是聚焦极端宇宙环境下物质起源与演化的根本科学问题，二是人类社会当今所面临的规模化量子计算难题。

图为张杰所长在介绍所内情况。劳动报记者 颜筱依摄影

张杰指出，要用15年时间，充分发挥大科学研究范式的优势，利用我国独特的自然条件，在上海、青海、四川和海南建设代表目前人类最高的极限探测能力的专用科学装置群，从四个不同角度对以上根本性科学问题开展有组织的科学研究，形成了一种创新的大科学研究范式。在多个关乎基础物理根本问题的方向上，李政道研究所面向基础前沿的布局已全面展开，重大原创突破正在从愿景走向现实。

目前，李政道研究所已汇聚来自美国、英国、日本等16个国家和地区的科研人员150余人，学者系列均具有海外一流机构留学或科研经历，国际学者占比近40%，成为高度国际化的基础科学研究机构。

以天之语，解物之道。张杰表示，展望2035，李政道研究所将坚持探索世界科学前沿，力争成为上海建设具有全球影响力的科技创新中心的重要引擎，培育一批顶尖科学家，形成基础研究的“上海学派”，建成有重要学术影响力的世界一流基础科学研究机构。

头图为李政道研究所内的天问厅。劳动报记者 颜筱依摄影