两千五百年前，屈原一篇《天问》发出了中国人追随宇宙奇妙的千年之叹：“遂古之初、谁传道之，上下未形，何由考之……”2022年7月，詹姆斯韦伯太空千里镜公布第一批宇宙照片，人类的目光抵达了间隔地球46亿光年的遥远间隔……然而宇宙对人类来说仍然充满了无数谜团，此中排在最前列的必定是宇宙的起源。
138亿年前的宇宙大爆炸后发作了什么？现在人类摸索宇宙本源的极限在哪里？人类离揭开暗物量的奥秘还有多远？11月17日，汇星楼一号陈述厅济济一堂，出名物理学家、李政道研究所所长、五院院士、上海交通大学原校长张杰在深圳大学“巨匠面临面”讲座上，分享了关于宇宙物量起源与演化最前沿的科学发现与思虑。
张杰在深圳大学“巨匠面临面”讲座上，分享关于宇宙物量起源与演化最前沿的科学发现与思虑。 深圳大学供图
张杰，1958年出生，出名物理学家，曾任上海交通大学校长（2006年至2017年）。他是中国科学院院士、德国国度科学院院士、开展中国度科学院院士、英国皇家工程院外籍院士、美国国度科学院外籍院士。现任中国物理学会理事长，李政道研究所所长，曾任中国科学院副院长。
张杰次要处置高能量密度物理前沿研究，与科研团队研造了超短脉冲高能电子衍射与成像安装，实现了亚毫埃级的构造改变解析才能，并将超快电子衍射的时间分辩率进步到优于50飞秒，刷新了世界纪录。去年，张杰获得2021年将来科学大奖“物量科学奖”。
人类察看宇宙本源的极限已经到了毫秒级
以138亿年前的宇宙大爆炸为初步，张杰梳理了物量的起源与演化过程。现在科学界的支流概念认为，宇宙大爆炸发作在10-43秒以内，被称为普朗克时代。在10-43秒至10-35秒时宇宙进入了暴涨时代，从10-35秒至10-3秒宇宙进入了轻子时代。目前，人类对宇宙起源的认识，已经能逃溯到10-3秒，也就是毫秒级别了。
“如今的宇宙是一个暗能量主导的宇宙。”张杰说到，到了大爆炸后2亿年，在暗物量的搀扶帮助下第一代恒星在暗中时代中构成。宇宙从大爆炸起头，走过由辐射主导、物量主导到暗能量主导的差别阶段，末于在10亿年后降生了第一代星系。
奥秘的暗物量和暗能量是什么？张杰说，今天宇宙中95%的物量存在形式是高能量密度形态，黑洞、反物量和暗物量等宇宙的未知部门都是那种形态的物量。
那种物态有多极端？所谓高能量密度形态与通俗物量形态的接壤在1百万大气压，1百万大气压相当于将2艘 056A-轻护舰压在面积为2㎝²的拇指上的压强。现在，科学家们的研究的能量密度范畴是从400万大气压到3500亿大气压，3500亿大气压压强相当于将10000艘辽宁舰压在拇指上。
我国摸索早期宇宙站在世界最前沿
1054年，北宋天文学家杨惟德察看到金牛座蟹状星云SN1054，是人类第一次不雅测到超新星发作。2022年7月，詹姆斯韦伯太空千里镜公布第一批照片位于飞鱼座的星系团SMACS 0723，已经间隔地球46亿光年。
张杰介绍，从杨惟德肉眼察看到韦伯太空千里镜，在人类摸索早期宇宙本源的过程中，我国做出了重要奉献，以李政道研究所科学家为代表的中国科学家已经站在了世界的最前沿。
李政道研究所的景益鹏团队获得了更大的星系弱引力透镜样本（3亿）、更大的星系群样本（9700万）、最切确的银河系暗物量散布与量量丈量。现在，人类已经能够晓得暗物量和暗能量在宇宙的演化中起到了重要感化，在宇宙里，重子物量只占5%，暗物量占23%，暗能量占72%，固然我们尚不晓得它们的素质。
季向东、刘江来团队在四川锦屏深地尝试室先后建成三代PandaX液氙尝试，高灵敏度搜索暗物量，屡次获得探测灵敏度国际领先的成果。那个尝试室建在地下2400深处，研究人员在里面渡过了无数个日日夜夜，他们以至连见太阳的时间都屈指可数。
传统上人类操纵电磁波停止天文不雅测，后来中微子和引力波供给了新的不雅测手段，于是多种不雅测手段结合不雅测构成了多信使天文学。在那一范畴，徐东莲团队正在施行“海铃方案”，建立中国南海深海中微子千里镜，通过捕获高能天体中微子来摸索极端宇宙。2021年9月动静，海试团队胜利在预定海域布放数套自研尝试仪器并收罗到珍贵数据，那些数据验证了预选海域做为中微子千里镜候选台址的可行性。
传统上天文学为不雅测科学，而非尝试科学，科学家们操纵高能量密度激光实现了天文学从不雅测走向尝试。张杰领衔的团队操纵强激光，胜利模仿了太阳耀斑中的磁重联喷流及环顶X射线源、黑洞周边的光电离、超新星遗迹无碰碰冲击波等天体或天文现象，并停止了深切研究。
“宇宙中95%的物量存在形式是高能量密度形态，对高能量密度物理过程的摸索将为人类领会愈加宽广的宇宙翻开一扇大门，愈加丰硕多彩的将来世界已然呈现我们面前。”张杰如是说。