从百老汇舞台到暗物质猎手，MIT物理学家的双重人生

全球各地的物理学家正在追寻一种粒子——它构成了宇宙中近85%的物质，却从未被人类直接探测到。麻省理工学院核科学实验室（LNS）物理学博士研究生五年级学生杰西卡·弗莱，正是这场探索之旅中的一员。

弗莱成长于旧金山湾区，家离SLAC国家加速器实验室不远。她从3岁开始学舞，小学阶段便已参加全国性赛事。她办公桌上摆着一张早年演出的照片，照片里的她穿着火腿造型的戏服，双臂张开站在台上。她说，这张照片提醒自己做任何事都要全力以赴。

这种态度同样体现在她对科学的热情上。高中物理老师递给她两个来自SLAC的废弃探测器，让她自由发挥。她找来一篇1960年代使用类似设备的论文，复刻了实验，并完成了一份完整的研究报告。

"我着迷了，"她说，"我能用一个可以亲手触摸的东西，来回答关于时间与空间如何相互作用的哲学问题，这让我大开眼界。"

两条并行的路

弗莱后来进入斯坦福大学，主修物理学与戏剧表演研究双学位，对两者都全情投入。

大二那年，她通过舞蹈比赛圈结识的一位经纪人打来电话：百老汇正在为大卫·亨利·黄编剧的《蝴蝶君》选角。当时正值期中考试季，弗莱横跨美国飞往纽约参加试镜，随即赶回赶上考试。此后一个月音讯全无，她以为自己落选，便在瑞士欧洲核子研究中心（CERN）争取到了一个暑期研究职位。就在此时，电话来了：她入选了这部百老汇演出。结束日内瓦的研究工作后，她直飞纽约开始排练。

弗莱为此休学两年，接受了芭蕾、现代舞和爵士舞的高强度训练，还学习了毛利传统舞蹈、京剧形体和舞台格斗。她说："所有这些技能都指向同一个核心命题：如何以最好的方式讲述一个故事？"

然而，她渐渐察觉到自己和周围人身上某些变化。每隔几个月就是新一轮试镜，新一轮来自陌生人的评判，而这些人掌握着她未来的走向。弗莱将此称为"剧场的职业危害"——开始把别人对你的看法看得比自己的判断更重。她内心挣扎，难以在对舞蹈艺术的热爱，与以舞蹈为职业对自信和自我认知所造成的侵蚀之间找到平衡。

"它正在把我变成一个我不想成为的人，"她说，"认清这一点需要大量的自我审视。"

面临这一人生岔路口，她做出了痛苦的决定：回到斯坦福完成学业。此后不久，她申请了多所大学的研究生项目，其中包括麻省理工学院。

"MIT的核科学实验室单独一个机构，规模就相当于其他大多数院校整个物理系，"她说，"就像在CERN一样，那里有一种振奋人心的氛围和科学能量。我第一次参观MIT时就感受到了。"

在黑暗中寻找信号

如今，弗莱将这股科学热情倾注于一个长期困扰天体物理学家的谜题——暗物质。近一个世纪以来，科学家们一再观察到宇宙中存在远超可见范围的物质，仅凭可见物质无法解释星系的运动和形成方式。暗物质不发光，几乎不与任何物质相互作用，却对几乎所有事物施加引力。弗莱正在寻找她认为最有理论支撑的候选粒子：轴子。

轴子如果真实存在，质量极轻，比电子小许多个数量级。在这个尺度上，它的行为不像一个离散粒子，更像是一种贯穿整个星系、并在物质周围因引力聚集的相干波。

弗莱参与了两项探测轴子的实验。第一项已在MIT运行，名为ABRACADABRA，全称为"采用贝叶斯B环装置的宽频/共振宇宙轴子探测方法"。"我第一年练了好多次才能顺畅说出这个名字，"她咧嘴笑道。第二项正在她的母校斯坦福大学建设中，名为DMRadio，即"暗物质射电"。两项实验遵循相同原理：在强磁场中，轴子应会产生微弱的振荡电流。

"想象海洋中的两道浪，碰撞时会形成离岸流。我们寻找的，就是那股离岸流，"她说。

这种电流通过电路元件和量子放大器以共振方式加以放大。不同的轴子质量对应不同频率，探测器因此需要系统地在全频段进行调谐，就像调汽车收音机一样。问题在于，即便经过放大，信号依然淹没在噪声之中：热涨落、环境干扰和其他电气活动都会对信号造成遮蔽。凭借领域内理论学家的研究成果，弗莱清楚地知道她所寻找的信号形态，但轴子的质量和相互作用强度至今仍是未知量。

"这是个难题，但并非无解，因为轴子信号的形态实在太独特了，几乎找不到任何其他信号与之相似，"她说，"这是一场有趣的追猎。"

调准频率

弗莱的导师是物理学教授林德利·温斯洛，后者领导MIT核科学实验室下设的中微子与暗物质研究组。温斯洛在这位学生身上看到了一种熟悉的特质。

"我们都曾站在人生的转折点，在两种巨大的热情之间做出抉择，走向了截然不同的人生方向，"她说，"那些未曾走过的人生，至今仍在影响着我们对待物理研究的方式……我在她的工作中看到了这一点：精益求精的驱动力，对反馈的渴望，以及在帷幕升起时无所畏惧地呈现成果的勇气。"

中微子与暗物质研究组由四位首席研究员组成，弗莱将他们之间的协作模式称为该系最大的优势之一，这也推动她不断拓展自己的研究边界。实验室之外，她仍然在哈佛附近一座古老教堂改建的舞蹈室里跳舞。"在用脑一整天之后，"她说，"我喜欢这种只是活在身体里的感觉。"

目前仍处于博士项目最后阶段的弗莱，已入选《福布斯》2026年"30岁以下精英"科学榜单。眼下，她专注于完成DMRadio的数据分析，并推动探测器顺利落地。至于接下来的路——博士后职位、自己的课题组，乃至独立研发一台探测器——她以一种清醒的眼光审视这些可能，而这份清醒，她说，部分源于自己曾经做过一个更艰难的决定。

"我意识到，做物理学研究会让我感到快乐，也能让我产生我想要的影响，"她说，"我会不断地反问自己这个问题，不想只是追逐名声、走到路的尽头只是因为我能做到，我要确认这是我真正想做的事。"

她坚信，暗物质将在她有生之年被探测到。她说的是"当那一天到来"，而不是"如果"。她花了五年时间完善的探测方法，在她看来是该领域最具前景的路径之一。"我们只需要继续调准频率。"

Q&A

Q1：轴子是什么？为什么科学家认为它是暗物质的候选粒子？

A：轴子是一种理论上存在的超轻粒子，质量远小于电子，比电子小许多个数量级。在这个尺度上，它的行为不像离散粒子，更像一种贯穿整个星系并在物质周围因引力聚集的相干波。由于其独特的物理特性与暗物质的理论描述高度吻合，许多物理学家认为轴子是目前最有理论支撑的暗物质候选粒子之一。

Q2：ABRACADABRA和DMRadio是怎么探测轴子的？

A：两项实验都基于相同原理：在强磁场环境中，轴子应会产生微弱的振荡电流。这一信号通过电路元件和量子放大器以共振方式放大。由于不同质量的轴子对应不同频率，探测器需要像调收音机一样系统扫描全频段。最大挑战在于，即便放大后，信号依然淹没在热涨落、环境干扰等噪声之中，需要精确识别轴子信号的独特形态才能将其辨别出来。

Q3：杰西卡·弗莱为什么放弃百老汇演员的职业，转而回去做物理研究？

A：弗莱在百老汇演出期间逐渐意识到，高频率的试镜和外部评判让她越来越依赖他人的看法，而非自己的判断，这对她的自信心和自我认知造成了侵蚀。她意识到以舞蹈为职业"正在把她变成一个自己不想成为的人"，经过深刻的自我审视，她最终选择回到斯坦福完成学业，并继续走上物理学研究的道路。