学海无涯,科研亦永无止境。在未知世界探索的人,永远也不知道前方还有多少的未知,所以,科研人选择,义无反顾,坚持不懈,开拓前行。张黎明,就是这样一位埋首在粒子物理领域的探索者。
“所有的发现,都源于细致的数据分析。”而张黎明恰恰是那个耐心细致,善于数据分析的人。或许,这就是他与科研的缘分。
为了科研,耐得住“寂寞”
选择了,就无怨无悔;探索了,就进行到底。不变的初心,强大的信念,让张黎明走过了17年的“寂寞”时光。
安静的张黎明,喜欢安心的做科研。所以,他报考了中国科学技术大学,并选择了应用物理专业。随着学习的深入,他对高能物理产生了浓厚的兴趣,保研时他选择了高能物理专业的硕博连读。
1997年到2006年,张黎明师从张子平教授,在核与粒子物理专业深耕探索。在学习期间,张黎明主攻量子场论、粒子物理、核物理和近代数学,同时,他还在射线探测技术,计算机在线获取数据、分析数据,运用计算机进行理论研究等方面,积累了丰富的经验。2006年年底,张黎明到美国雪城大学从事博士后研究,加入了LHCb实验组。张黎明有了更多的实战机会,8年时间匆匆而过,张黎明也在粒子物理的重味物理、电荷宇称对称性破缺(CP破坏)和奇特态(Exotic states)寻找等领域,收获良多。
2014年,张黎明回到清华大学,从事奇特强子态研究,五夸克、四夸克等都是他的探索领域。虽然科研工作较为枯燥,但为了找寻那些还未被发现的未知,张黎明始终创新前行。
不善言谈,却善于发现
在实验室长期工作的张黎明,并不善于言谈,只有在谈及粒子物理时,才会变得活跃。但这样的张黎明,却有一双善于发现的眼睛,遇到异常时,他总会一探究竟。五夸克粒子就是这样被发现的。
事件发生在2014年。当时,张黎明和同事在实验室做常规实验,粒子的质量谱上出现了一个很明显的波峰,引起了张黎明和清华大学实验组成员的注意,在讨论后,认为,其可能是1个五夸克粒子的结构。为了证实猜想,他们决定做一些计算去验证。
但构建验证模型的过程并不顺利。由于模型涉及很多参数,相关计算进度十分缓慢,于是,他们用两个月的时间去优化计算程序,“之前做1次计算,需要3天时间,优化后,只需6个小时。”
张黎明等人没忘记他们最初的目的。最终的实验结果也证明了他们的猜想。这就是科研,无论何时都要勤于思考,任何一点懒惰,一点懈怠,都可能与一项新发现擦肩而过。
值得关注的是,该研究成果被列入2015年度国际物理学领域的十项重大突破。而张黎明主要承担这项研究中的数据分析工作。
“又有了新发现。”这是张黎明团队在2019年向粒子物理界发出的声音。这一次,他们不仅观测到五夸克态的精细结构,还发现了一个宽度很窄的新五夸克态。
这次探索利用了当时LHCb探测器采集的所有数据,通过重新优化的事例选择条件,信号的接收效率显著提高。实验分析的数据有效统计量比2015年时几乎增加了一个数量级,在低统计量时无法观测到的细致结构清晰地显现出来,对揭示五夸克态内部结构具有重要意义。预计将来会有更多类似五夸克态的新结构被发现。而作为主要完成人的张黎明,则走在了五夸克态研发的前列。
有一个梦想,它叫粒子物理
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。这既是科研人的信念,也是他们的自信。同所有的科研人一样,张黎明也有一个梦想,它的名字叫粒子物理。
所以,他脚踏实地,披荆斩棘,带来了一个又一个令业界赞叹的成果。
2021年3月,他带领团队发现了两个含有奇异夸克的四夸克态。此新类型的四夸克态实验产生十分困难,2020年11月BESIII实验才首次发现。为了得到更准确的结果,张黎明带领团队撰写了振幅分析的拟合程序,利用GPU并行加速,使得整个分析过程很快完成。相比一期数据的结果,新的分析改进了信号判选条件,效率提高了15%,本底水平降低了6倍。信号数大约是之前结果的6倍,信号纯度达到96%。通过振幅分析确定存在两个这种新类型的四夸克态。
除此之外,张黎明还运用与合作者提出的新实验方法,显著提升了CP破坏相角的测量精度。这些研究不断丰富强子谱学的内容,改进对强相互作用的理解,推动对标准模型CP破坏产生机制的精确检验。
这就是喜欢埋首实验室,喜欢探索未知,喜欢粒子物理的张黎明。自从事科研以来,他始终不忘初心,深耕探索,成绩斐然。未来,他将继续前行。(清华大学工程物理系供稿)