追问“看不见的世界”，中国科大教授解密科学最前沿

　　8月20日，中国科学技术大学教授彭新华在上海图书馆东馆做题为“探索世界的奥秘——从自旋到暗物质的奇妙旅程”的主题讲座，带领观众开启了一场从微观粒子到浩瀚宇宙的奇妙科学之旅。她以深入浅出的方式，揭示了物质基本构成、量子自旋的奥秘，以及人类对暗物质这一宇宙之谜的不懈探索。

　　“一杯水中含有多少水分子？”讲座伊始，彭新华通过这个问题引入，展现了微观世界的浩瀚神奇，并介绍了自旋的概念。自旋是电子等粒子的内禀属性，是现代磁学研究的核心。小到原子，大到浩瀚宇宙，自旋与我们生活的一切息息相关。

　　医院经常用到的核磁共振（MRI）技术就与自旋有关。针对传统MRI设备昂贵、笨重且对体内植入金属器械的患者不友好等痛点，科学家开创了“零场核磁共振”技术。该技术利用原子磁力计实现了高灵敏度弱磁探测，成本大幅降低的同时，可安全应用于脑部成像、金属内水质检测等场景。

　　20世纪70年代，作为二十世纪物理学最成功的理论之一，粒子物理标准模型建立，将人类见过的所有粒子尽数涵盖其中。然而，世纪之交的天文学观测结果却显示：粒子物理标准模型只能涵盖宇宙中5%的物质和能量，其余95%是暗物质和暗能量。

　　那么，宇宙是由什么构成的？暗物质到底是什么？彭新华团队提出利用自旋与暗物质的相互作用探测超轻暗物质的技术，当暗物质粒子场遇上自旋时，会发生相互作用并产生一个非常微弱的等效磁场，而超高精度的原子磁力计可捕捉其引发的微弱信号。基于此原理，科学家们发起了“蓝宝石计划”（SAPPHIRE），通过探测器网络协同工作，可突破单一设备局限，实现对长德布罗意波长的超轻暗物质的网络式搜寻。

　　“当我们仰望星空，所见不过宇宙冰山一角。正是对‘看不见的世界’的追问，推动人类不断拓展认知边界。”彭新华表示。