刘江来
李政道研究所
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在地下最深处仰望星空,在育人最前线点亮青年理想

 

“暗物质”研究是国际物理学最重要的前沿方向之一。2010年,刘江来从美国加州理工学院回国加入上海交通大学PandaX暗物质实验团队,先后承担PandaX-IIPandaX-4T等国际领先探测器的核心研制任务,目前担任PandaX合作组首席科学家。在与美国LUX/LZ、欧洲XENON系列实验的竞争中,多次取得国际领先成果,相关成果入选《科技导报》中国十大科学进展,并两度入选美国物理学会年度亮点工作。

 

以经典实验为范本,构建“科研启蒙”的教学理念

多年来,刘江来躬耕教坛、潜心育人,从改革物理实验教学,到教授《物理研究导论》《粒子物理实验方法》《热学》等课程,他被学生评价为“学识渊博,旁征博引,幽默风趣”。刚步入教学岗位时,刘江来便注意到学生普遍重理论、轻实验。刘江来开始反思,发现本科生的传统物理课,学生通常循序渐进地学习理论课程,直到大学三年级才开始接触一百年前的物理知识,距离前沿科学仍然遥远。学生陷入一种路径依赖,继续拼命学习理论,缺乏对实验探索过程本身的了解。他认为当前教学体系在引导学生掌握科学研究方法方面,缺乏系统性的启蒙。他指出,“物理学是一门以实验为基础的科学,我希望学生看到的不只是答案,更是科学家如何提出问题、检验假设、修正错误的方法论”。

此后,他修订了物理学院的《物理研究导论》的教学大纲,对刚入学的本科生开展科研启蒙。从卡文迪许扭秤试验、迈克尔逊莫雷的“以太”寻找、罗伯特· 密立根油滴试验,到宇宙微波背景辐射的发现,太阳中微子的发现以及暗物质存在的天文学证据,他精挑细选了六个极为经典的物理实验作为课程范例。课程全部采用原始文献作为教学材料,他带着学生们研究这些伟大的物理实验学家如何设计一个优美的实验,过程中走了哪些弯路,又是怎么一步步解决问题的,帮助学生建立逻辑思维的链条和实验科学家的思考路径,搭建学生与真正科研的桥梁。有学生感慨:“从来没有听过这样的讲法,不只是记忆公式,更能理解背后的科学思想”。也有同学表示:“原来那些叹为观止的物理大实验,都是一步步做出来的,天才科学家的也需要利用普通、实用的手段解决非常具体的问题”。这套教学方式帮助学生们建立起科学的思维范式,学会用严谨的研究思路看待问题,激发了学生的科研兴趣与探索精神。刘江来逐渐形成了“以真实科学问题激发学生创新意识、以科学探索过程培养科研思维”的教学理念,推动本科教学从知识传授向科研启蒙转变。

与学生们共同研究这些伟大的实验,也为他的育人实践带来了新的启发。他认为,学基础物理,首先要有浓厚的兴趣,才能长期坚持,对具备这种特质的人而言,科研不是忍受寂寞,而是一种享受;其次,要有乐观精神,科研中的挫折是常态,心理需要足够强大;再次,要有工匠精神,淡泊名利,像发现太阳中微子的戴维斯30多年持之以恒;最后,他最看重学生的气质是“90%脚踏实地工作,10%要抬头看天”,既要心无旁骛地做学问,有时候也要会仰望星空,有天马行空的想象力。而作为导师,他有责任激发学生的好奇心,把10%的灵气给补回来。

 

以“大科学装置”为育人课堂,打造高水平青年科研人才培养基地

对刘江来而言,PandaX不仅是一条科研攻关事业,更是一条贯穿科研实践全过程的育人之路。他始终坚持“科教融合、协同育人”,把PandaX项目建设成真实科研课堂。学生从进组开始即深入锦屏地下实验室,参与探测器调试、数据获取、物理分析、论文撰写和国际会议报告等全过程训练,在国际合作中提升科研能力。他带领团队长期往返于上海与锦屏之间开展科学实验,在科研实践中育人:他与学生逐条核对实验数据、共同检修实验设备、反复打磨国际会议报告。学生评价:“刘老师让我们明白,科研态度不是口号,而是凌晨两点依然坚持一起分析波形图的执着”。

多名学生从Panda-X团队毕业后,赴麻省理工学院、斯坦福大学、普林斯顿大学、牛津大学等国际顶尖高校和科研机构开展研究,继续活跃在粒子天体物理研究一线。其中不少人已回国独立组建团队,成长为我国暗物质与中微子研究领域的青年骨干。肖梦姣便是其中的代表之一,他曾在PandaX团队接受系统科研训练,后赴麻省理工学院深造工作,并于2023年回到上海交通大学任教。围绕粒子物理与天体物理交叉前沿,博士毕业后肖梦姣先后作为核心骨干参与了江门中微子实验、GAPS南极气球实验等多个国际合作项目,并利用NuSTAR空间望远镜的X射线观测数据开展轻质量类轴子暗物质搜寻研究。回国后,他先后入选国家及上海市高层次人才项目、小米青年学者,主持国家重点研发计划青年科学家项目,正作为独立PI开展基于卫星的暗物质实验,成为刘江来以重大科研平台培养拔尖创新人才的生动例证。

 

以劳模创新工作室为依托,把家国情怀与科学家精神融入立德树人全过程

2020年,刘江来牵头成立“刘江来粒子天体物理劳模创新工作室”,并获评上海市劳模创新工作室。他充分利用这一平台,让青年人才在真实科研任务中承担责任、快速成长。工作室围绕暗物质探测、中微子物理等方向,形成了由青年教师、工程师、博士后和研究生组成的高水平团队。

近三年,在人才引育方面,工作室成员主持国家自然科学基金重大项目、科技部重点研发计划等19项科研任务,经费累计超过5500万元。多位团队的青年教师成长为国家级人才计划入选者。例如,王少博入选国家青年拔尖人才支持计划、中核集团“领创计划”,周小朋入选国家青年长江学者奖励计划等。在研究生培养方面,工作室累计指导培养博士研究生8名,指导学生发表SCI文章三十余篇,指导的学生作国际会议报告40余次,注重在重大科研任务和国际合作实践中培养学生的科研能力、协作意识和学术视野。

刘江来相信,除了科学本身的魅力和个人价值的实现外,他的科研事业和育人事业始终与一个更宏大的使命紧密相连,那就是在中国本土建设世界前沿的大科学实验平台,探索全人类共同关心的宇宙的奥秘,培养中国新一代的科学家,有能力、有激情来追求自己的梦想。在他的带领下,PandaX团队形成了“严谨求真、协同攻坚、勇于创新、甘于奉献”的良好学风。许多学生把到国家最需要的地方去作为人生选择,毕业后主动选择扎根西部从事科学研究工作。学生李帅杰毕业后入职雅砻江流域水电开发有限公司,继续驻守锦屏基地深耕一线,坚守暗物质探测研究事业。学生李晨翔主动入职四川绵阳的中国工程物理研究院,投身国家重点核心领域建设。

 

结语

从海外求学到回国扎根,从上海到锦屏地下2400米实验现场,刘江来始终坚持把世界一流科研与国家育人使命紧密结合,用实际行动诠释新时代高校教师“为党育人、为国育才”的责任担当。他不仅是一位探索暗物质奥秘的科学家,更是一位点亮青年理想的教育者。在他的言传身教中,科研不再只是数据与公式的积累,而是探索未知、服务国家的使命担当;育人不再只是知识的传授,而是科学精神与家国情怀的薪火相传。十余年来,他始终坚守科研与育人一线,把国家重大科技需求转化为人才培养的广阔舞台,把实验室建设成青年成长的课堂。刘江来用行动诠释了新时代科学家的责任与情怀:在地下最深处仰望星空,在育人最前线点亮未来。