□ 劉玉杰

武雷

身處浩瀚無垠的世界，你有想過世界的源頭在哪里嗎？看似樸素的問題，卻極為困難。從宇宙大爆炸到衍變成現(xiàn)在由普通物質(zhì)構(gòu)成的世界，已經(jīng)過去了長達(dá)137億年的光陰，千百年來，人類始終沒有停下探尋世界源頭的腳步。

世界是由什么構(gòu)成的？又是如何運(yùn)作的？這是南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究員武雷每日研究的重點(diǎn)。他所研究的物理學(xué)，所關(guān)心的正是有關(guān)世界本源的問題。其中，“質(zhì)量起源”和“暗物質(zhì)本質(zhì)”就是武雷在探索世界本源問題上的“助力器”，多年來，他基于非標(biāo)準(zhǔn)模型唯象學(xué)研究，在暗物質(zhì)、Higgs物理和Top夸克等方向上，取得多項(xiàng)具有國際影響力的原創(chuàng)性成果，一步一步探索著世界本源的奧秘。

“好奇心”推動的物理探索路

好奇心是孩子的天性，小時(shí)候的武雷心中仿佛藏著無數(shù)個(gè)“為什么”，他尤其對世界的構(gòu)成和演化很感興趣。時(shí)光變遷，滄海桑田，長大后武雷的心中依舊延續(xù)著追溯世界本源的執(zhí)著。在大學(xué)期間，學(xué)校經(jīng)常會請理論物理領(lǐng)域的專家前來為學(xué)生作報(bào)告，傳遞物理前沿新知。一次學(xué)術(shù)報(bào)告上，中國科學(xué)院理論物理研究所研究員李小源提出了一個(gè)問題——“質(zhì)量是如何產(chǎn)生的？”當(dāng)時(shí)，武雷百思不得其解，但朦朧中意識到這背后一定有非常誘人、深?yuàn)W的物理規(guī)律。之后，武雷開始廣泛閱讀相關(guān)書籍文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)粒子物理理論正是可以找到問題答案的突破口。于是，自那時(shí)起，武雷就堅(jiān)定了自己的科研目標(biāo)，在粒子物理理論領(lǐng)域里，對質(zhì)量起源、暗物質(zhì)本質(zhì)等展開研究，砥礪前行，并為之不懈努力。

徜徉在物理世界

武雷坦言，自己貌似除了愛讀書，沒有什么其他愛好，而這份“獨(dú)一無二”的愛好也給了武雷在科研路上最好的回饋。本科畢業(yè)后他被保送本校理論物理研究生，并在老師的建議下，從大四就開始學(xué)習(xí)研究生的課程。隨后，武雷在導(dǎo)師魯公儒教授的強(qiáng)烈推薦下，來到中國理論物理研究的圣地之一——中國科學(xué)院理論物理研究所進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，跟隨楊金民研究員從事新物理的學(xué)習(xí)和研究。期間，他圍繞Top夸克物理進(jìn)行了大量解析和數(shù)值計(jì)算，系統(tǒng)研究了與Top夸克相關(guān)的新物理效應(yīng)，特別是對當(dāng)時(shí)困擾學(xué)界的反常Top夸克前后不對稱性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)原創(chuàng)性地提出了3種可能的新模型解釋，相關(guān)論文被美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室的兩大實(shí)驗(yàn)組CDF和DO選為代表性理論論文多次引用，同時(shí)也被發(fā)表在國際頂級綜述性期刊Review of Modern Physics的Top夸克綜述文章重點(diǎn)引用。

2010年武雷以優(yōu)異的成績考入中國科學(xué)院理論物理研究所攻讀博士學(xué)位，繼續(xù)在探索標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理理論中前行。他想將原來的研究更進(jìn)一步，深入結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，于是經(jīng)過半年多的專研后，武雷終于在組內(nèi)建立了第一套能夠進(jìn)行LHC蒙特卡洛模擬的程序，并迅速將其應(yīng)用于Top夸克研究中。他敏銳地意識到一類規(guī)范群擴(kuò)充的Z’模型將會在LHC上誘導(dǎo)出大量的同號Top夸克對事例，當(dāng)時(shí)的LHC應(yīng)該有能力對其檢驗(yàn)。于是，武雷日以夜繼地完成了理論推導(dǎo)，并用自己剛建立的程序完成了數(shù)值計(jì)算。論文完成后順利發(fā)表，在國際上產(chǎn)生了強(qiáng)烈反響，3周后，美國一組專家也提出了類似想法。由于工作的重要性，美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)的CDF和D0兩大實(shí)驗(yàn)組和LHC的ATLAS實(shí)驗(yàn)組紛紛引用、采納該方案并組織專家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。正如武雷之前的理論預(yù)期，這類模型被實(shí)驗(yàn)組宣告已被排除！

“科學(xué)研究就是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭。丁肇中先生曾說過，科研只有第一，沒有第二。”此時(shí)的武雷眼睛望著窗外，神情堅(jiān)定而又自信地說到。為了能夠掌握當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的對撞機(jī)模擬技術(shù)，他在新婚第三天就赴韓國參加國際Madgraph學(xué)校培訓(xùn)，結(jié)束了為期一周的高強(qiáng)度培訓(xùn)，武雷滿載而歸，并投入到當(dāng)時(shí)超對稱物理研究的熱點(diǎn)問題——Top夸克超伴子。經(jīng)過6個(gè)多月的奮戰(zhàn)，他與團(tuán)隊(duì)的第一篇Top夸克超伴子的論文終于完成，并得到了審稿人的好評。由于博士階段的突出成績，武雷榮獲了被譽(yù)為“奧斯卡獎(jiǎng)”的中國科學(xué)院研究生最高榮譽(yù)“中國科學(xué)院院長特別獎(jiǎng)”，其博士論文也入選了“中國科學(xué)院優(yōu)秀博士論文”。

挑戰(zhàn)自我，小試牛刀

如果細(xì)說2012年物理界發(fā)生的大事，Higgs粒子的發(fā)現(xiàn)絕對可以算得上是“拔得頭籌”。在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中，Higgs粒子雖給予其他粒子質(zhì)量，但它自身質(zhì)量的來源卻不清楚，需要非常精細(xì)調(diào)節(jié)模型參數(shù)?！斑@就是通常粒子物理學(xué)家所說的自然性問題，超對稱為解決這一問題提供了一種可行的途徑?！庇谑俏淅自诓┦亢蠊ぷ髦虚_始轉(zhuǎn)向與超對稱、Higgs粒子相關(guān)的新物理研究。

在悉尼大學(xué)粒子物理卓越中心工作的第一個(gè)半年，武雷接連完成了3篇有國際影響力的超對稱論文。其中最重要的一篇是提出了一種在大型強(qiáng)子對撞機(jī)上檢驗(yàn)自然超對稱的新方法，即monojet信號。該工作得到了國際著名專家和大型實(shí)驗(yàn)組的廣泛引用，文章發(fā)表四年內(nèi)被引用106次，并入選2014年ESI高被引論文，還被選入國際著名超對稱物理專家學(xué)英國南開普敦大學(xué)Stefano Moretti教授等編纂的著作Supersymmetry Beyond Minimality: From Theory to Experiment。

之后，武雷又創(chuàng)新性地提出了利用單top夸克超伴子產(chǎn)生過程，就可尋找TeV標(biāo)度top夸克超伴子的全新策略。與傳統(tǒng)的成對產(chǎn)生方法相比，該產(chǎn)生過程具有較大的截面，并會在LHC上同時(shí)給出mono-top和mono-bottom兩種獨(dú)特信號，能夠被未來LHC實(shí)驗(yàn)所觀測。武雷的創(chuàng)新成果在國際上引起眾多反響，并獲得一位PRL匿名審稿人的高度肯定。隨著Higgs粒子性質(zhì)測量的越來越精確，Higgs-Top耦合性質(zhì)的研究越發(fā)重要。針對這一難點(diǎn)，武雷和合作者從電荷不對稱性出發(fā)提出了一種新的運(yùn)動學(xué)變量可以有效確定Higgs-Top耦合的電荷宇稱性質(zhì)。

此外，武雷又將自己的研究領(lǐng)域擴(kuò)展到暗物質(zhì)方向，提出了用暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)解釋muon反常磁矩的超對稱模型的新方法，該成果也入選了2017年ESI高被引用論文?！霸谙つ岽髮W(xué)的工作經(jīng)歷，讓我開闊了眼界，使我對新物理研究有了更加深刻的認(rèn)識和獨(dú)立的見解。” 武雷微笑道。在4年多的博后工作時(shí)間里，武雷始終像一個(gè)戰(zhàn)士一樣，沖鋒在科研第一線，探索著物理的奧秘。目前，他共完成60余篇高質(zhì)量論文，1篇論文入選“中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文”，多篇論文入選Web of Science數(shù)據(jù)庫的高被引論文，論文總引用2000余次。

致力科研 報(bào)效祖國

之所以能夠堅(jiān)持奮戰(zhàn)在物理領(lǐng)域，并取得多項(xiàng)原創(chuàng)性成果，除了熱愛，還有武雷要為我國科研發(fā)展出一份力的堅(jiān)定決心。盡管國外有著優(yōu)厚的科研條件，但武雷始終心系祖國。2017年，他謝絕了國外合作導(dǎo)師的多次挽留，毅然選擇回國發(fā)展，武雷對國內(nèi)的科研形勢極為看好，他認(rèn)為國家對科研發(fā)展的支持力度在不斷加大，這對年輕科研學(xué)者來說，無疑是一個(gè)千載難逢的好機(jī)會，也會有更大的發(fā)展空間，供研究人員施展拳腳。

“如今，我國科研處在高速發(fā)展時(shí)期，需要更多的科研人員來支持，我只求腳踏實(shí)地，為我國科研發(fā)展做點(diǎn)實(shí)實(shí)在在的事。”武雷樸實(shí)的話語背后，是一顆對科研熾熱的心，更飽含著他對祖國虔誠的愛。未來，他仍會無所畏懼，一路前行。