让宇宙脉冲奏响“中国旋律” | 李菂

编者按

2024年7月9日，李菂获得马塞尔·格罗斯曼奖个人奖。

马塞尔·格罗斯曼奖被视为国际物理学界最重要的奖项之一，历届获奖人包括八位诺贝尔奖得主及数位华裔科学家。李菂是首位凭借在中国国内取得的学术成果获得马塞尔·格罗斯曼奖的科学家。

李菂，天文学家，FAST（中国天眼）首席科学家。

马塞尔·格罗斯曼奖以瑞士数学家马塞尔·格罗斯曼（Marcel Grossmann）的名字命名。该奖项于1985年首次设立，每三年颁发一次，旨在表彰在相对论天体物理学、引力物理学和宇宙学等领域作出杰出贡献的科学家。

李菂成为首位凭借在中国国内取得的学术成果获得该奖的科学家。他领导利用500米口径球面射电望远镜（FAST）探索动态宇宙所取得的多项创造性成果，精确测量了星际磁场，推动快速射电暴领域进入大样本统计研究时代。

国际相对论天体物理中心网络主任

雷莫·鲁菲尼为李菂颁奖

来源 | 新华网

“没有理由不回来”

被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）位于贵州省平塘县克度镇大山深处。FAST的概念在1994年由已故的天文学家南仁东提出，2011年项目开工，2016年落成，2020年通过国家验收，开始常规运行。

在投身FAST项目建设之前，李菂在美国的射电天文领域已有建树。2002年5月，从美国康奈尔大学博士毕业后，他曾在美国哈佛—史密松天体物理中心做天文学者，还在美国宇航局喷气推进实验室和加州理工学院做过研究员。这段时期里，他在观测天文领域取得了一系列具有开创意义的成果。

2010年，因对世界最大空间望远镜赫歇尔望远镜的远红外外差接收机作出了杰出贡献，李菂获得美国宇航局优秀团队奖，成为该团队奖获得者中唯一的中国籍科学家。

2008年，李菂被中国科学院聘为兼职的FAST项目科学家。2012年，他决心暂时中断对空间科学技术的探索，回国参与FAST的建设。

“能遇到FAST这样世界级项目的建设是我的幸运，也是我的科学兴趣所在，没有理由不回来。”李菂说。2018年至今，李菂担任FAST首席科学家。

“在人类的知识边界上又往前走了一步”

快速射电暴（FRB）是宇宙中最明亮的射电爆发现象，在1毫秒的时间内释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。2007年，科学家首次确定了它的存在。2016年探测到第一例重复爆发的FRB，打破了人们对它的传统认知。但迄今为止，这些强大的能量是如何产生的还不得而知。

科学家猜测，蕴含着极高能量密度的所谓致密天体，比如中子星或者黑洞，很有可能是快速射电暴的起源。中子星的信号像灯塔一样，规律地扫过地球，非常稳定。如果快速射电暴是由这样的天体发射出来的，那么能否看到规律出现的快速射电暴信号呢？遗憾的是，以往诸多研究试图寻找快速射电暴在毫秒到秒量级的周期，但都以失败告终。这就要求科学家重新考虑快速射电暴的发射方式。

2019年夏天，FAST尚在调试期间，李菂团队就通过自主研发的实时后端，成功捕获了一个极端的快速射电暴爆发活跃期。

在一个半月的监测期内，他们获取了1652个脉冲，数量超过了此前14年中所有其他先进望远镜正式发表的快速射电暴爆发事件的总和。由于FAST设备本身的优势，以及团队对科学的执着探索，他们在人类的知识边界上又往前走了一步。

2019年8月27日无人机拍摄的

“中国天眼”全景（检修期间拍摄）

来源 | 新华社

FAST正式运行的五年多时间里，其获取的数据催生了400多篇高水平学术论文，其中涉及的最活跃的前沿领域就是快速射电暴。

2022年，李菂团队通过FAST的“多科学目标同时巡天”优先重大项目，发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB20190520B。北京时间2022年6月9日，该成果发表于《自然》杂志上。

中国天眼FAST观测活跃重复快速射电暴系列

研究成果入选2022年度中国科学十大进展

来源 | 星际介质演化及恒星组成研究组官网

“把科学做得有趣”

李菂不似人们印象中科学家正统、严肃的形象。他爱看科幻小说，最喜欢的作品是《银河帝国》和《三体》。看书时，他不会纠结太阳能不能发送引力波信号这类问题。“科幻的核心不是科，而是幻，我不会刻意去找bug破坏了享受‘幻’的乐趣。”李菂说。

而对于所从事的天体物理领域，李菂很清楚：“天体物理是比较纯粹的基础科学，没有直接的实用性，原动力是为了满足人类的好奇心。而好奇心是科学家个体的乐趣，更是人类生存的必需。”

在探索未知的同时，李菂和团队想办法把科学做得有意思。2021年以来，为了便于大众理解，李菂团队把极为专业、晦涩的科研做得生动有趣、深入浅出，不仅将快速射电暴机制转化成音乐，还分别借用《千里江山图》《富春山居图》《洛神赋》和《故宫图册》的意境，记录FAST的主要成绩。

其中，仿王希孟的《千里江山图》最为知名，这是为了纪念团队在2019年探测到数以千计的快速射电暴FRB121102。图中，起源未知的快速射电暴脉冲，跨越星系际，“漂流”进“中国天眼”，化作江河形状。水流每一个波动起伏，都来自天眼真实的脉冲信号，层峦起伏的山脉，是观测到的不同时段快速射电暴爆发的数量。

快速射暴脉冲跨越星系际“漂流”进

“中国天眼” 仿《千里江山图》

来源 | IEIC国际创新视野公众号

审核专家：FAST（中国天眼）首席科学家 李菂

参考资料：

[1]国家天文台李菂研究员荣获第十七届马塞尔·格罗斯曼奖[OL].中国科学院国家天文台官网,2024-07-10.

[2]透过“天眼”望向宇宙更深处[N].科技日报,2023-06-12(005).

[3]中国天眼首席科学家团队：世界上望得最远的“科学天团”[N].光明日报,2023-01-29(007).

[4]李菂:投身FAST,看宇宙奥秘[J].发明与创新(大科技),2017,(08).

中国科学家博物馆出品