本报记者 马骁 文/摄
基础物理的探索价值何在？它距离现实生活究竟有多远？带着这些问题，记者跟随“活力中国调研行”采访团，走进上海交通大学李政道研究所（以下简称李政道研究所），探寻基础物理的奥秘与价值。
走进李政道研究所球形大厅，一幅600米长的“天问”长卷环绕穹顶、螺旋上升，勾勒出人类探索宇宙未知的执着初心。李政道研究所所长张杰介绍，研究所成立以来，逐步凝练形成鲜明的精神内核与文化体系：以“天问”精神锚定探索初心，以“桃李荫翳，家安其所”涵养院所底蕴，而“明知不可为而为之”的坚定信念则彰显了探索自然极限、拓展认知疆域的美好愿景。立足长远发展，李政道研究所制定《李政道研究所2035发展规划》，精准聚焦两大根本性科学问题：极端宇宙环境下物质起源与演化和高容错拓扑量子计算的实现。
面向上述前沿命题，李政道研究所确立了15年的发展攻坚路径：充分发挥大科学研究范式优势，依托我国独特自然条件，在上海、青海、四川、海南等地建设具有国际领先极限探测能力的专用科学装置群，从不同角度开展有组织科研攻关，探索基础研究组织模式创新。
在深埋于四川锦屏山地下2400米的中国锦屏地下实验室，PandaX实验正持续产出暗物质与中微子研究的重要成果。在这个世界上最深的地下实验室，厚重的山体能够天然地屏蔽宇宙射线，为捕捉极微弱的粒子信号创造了条件。
“团队正在自主研发20吨级的液氙探测器，为下一代实验建设做准备。”李政道研究所特聘学者、PandaX液氙时间投影室探测器系统负责人周宁介绍，随着探测器规模扩大、背景噪声进一步降低，实验有望在暗物质探测、马约拉纳中微子搜寻和低能天体中微子精确测量方面取得新的突破。
如果说深地实验室是在静谧处捕捉宇宙微光、解密粒子奥秘，那么深海实验则是在复杂极端环境中，为人类探索宇宙开辟全新的观测窗口。
李政道研究所青年学者、“海铃计划”副总师梅华林介绍，深海环境中海水对光的散射小，具备探测中微子的绝对优势，但同时也带来了低温、高压、强腐蚀等严苛的深海环境挑战。团队围绕光学传感器对单光子信号的极限响应、高精度时钟同步与声学定位、高采样率电子学的稳定性，以及全系统水密耐压方案等核心环节，开展了全方位的技术攻坚与系统化设计优化。目前，各系统均已在模拟海底低温及数千米深海高压的环境下顺利通过性能测试。
“深海实验没有现成标准可循，所有规范都要在实践中摸索建立。”梅华林说，团队在实践中逐步建立起涵盖材料选择、结构设计、环境测试和验收的全流程标准化体系。对科研人员而言，这些前沿探索不仅是基础科学的攻坚突破，更是对科研团队工程组织能力、系统攻关能力的全方位淬炼与提升。
大科学研究范式的创新优势，不仅体现在科研攻坚上，更深度融入人才培养全过程。李政道研究所依托国际化师资队伍和大科学装置平台，将重大科学问题、前沿实验技术和工程实践贯穿于博士生培养全过程，鼓励学生围绕真正感兴趣的问题开展长期探索。
大众固有印象中遥远、抽象的基础物理研究，早已走出实验室、跳出学术论文，悄然赋能城市发展、守护民生安全。王赢鹤是李政道研究所缪子科技实验室的博士研究生，他参与的缪子成像研究，可以精准地为城市基础设施“拍CT”。以上海外环隧道为例，这条2003年建成的越江沉管隧道已经运行20多年，江底淤泥厚度的变化可能会对其结构安全造成不小的影响。利用天然缪子穿透物质时通量会发生衰减的特点，科研人员可在不破坏、不开挖的情况下，反推出隧道上方水体和淤泥厚度变化，为清淤检修提供精准的数据参考。
“水越厚、淤泥越厚，探测到的缪子通量就越少；水位下降，通量又会回升。”王赢鹤说，潮汐水位变化与缪子通量变化相互印证，说明这一方法具备连续监测和工程应用的价值。
扎实的科研突破与人才培育，离不开有力的经费保障。近年来，李政道研究所积极构建多元化且稳定的经费支撑体系，目前稳定性经费占比达60%，竞争性经费占比达40%，社会捐赠支持比例也在不断提高。
李政道研究所的蓬勃发展，是上海持续强化基础研究战略布局的生动缩影。近年来，上海面向国家战略需求和前沿科学问题，深入推进高风险高价值基础研究，积极承接国家重点任务，深化基础研究先行区建设。2025年，上海基础研究支出占全社会研发经费比重预计由2020年的7.94%提高至12%左右；上海财政基础研究投入达到92.53亿元，较2020年增长3.2倍。此外，在沪全国重点实验室完成重组，总数提升至86家，占全国的16.1%，也为原始创新和重大科技任务攻关提供了坚实的平台支撑。
完善的支撑体系、创新的科研范式，持续激活研究所的创新动能，推动科研质效实现稳步提升。2023年至2025年，李政道研究所第一作者和通讯作者高水平论文数量由54篇增至71篇，占比由28%提高至43%，科研质量和影响力同步提升。
“2026年是李政道研究所建所10周年。在这里，更多重大原创突破正在从愿景走向现实。依托大科学装置群协同推进根本科学问题研究的科研布局，放眼全球都极具特色，规模和力度也是罕见的。这件事只有中国能够做，也只有在中国才能做到。” 张杰说。
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