童利民(童利民 浙大光电)

## 暗物质捕手:童利民与光的量子纠缠

在浙江大学光电科学与工程学院的实验室里,童利民教授正凝视着一束被囚禁在微纳光纤中的光。这根比蜘蛛丝纤细百倍的光纤,在精密仪器中闪烁着几乎不可见的微光。对普通人而言,这只是一束光;但对童利民而言,这是通往未知宇宙的钥匙——一种可能探测到暗物质的全新路径。这位中国光电领域的开拓者,正带领团队在微观与宏观的交界处,进行着一场关乎宇宙本质的量子探险。

童利民的科研之路始于对光最本质的好奇。上世纪九十年代,当国内光电研究尚处起步阶段时,他已敏锐意识到微纳尺度下光与物质相互作用的巨大潜力。传统光学器件受限于衍射极限,无法在纳米尺度操控光子,而童利民要做的,正是打破这堵“光之墙”。经过数年攻关,他率领团队在国际上首次实现了亚波长直径微纳光纤的批量制备,创造了当时最细光纤的世界纪录。这项突破不仅让光在比波长更细的空间中传输成为可能,更意外地打开了一扇观测极微弱物理效应的新窗口。

正是这些微纳光纤,成为了童利民捕捉暗物质的“蛛网”。暗物质占据宇宙质能的27%,却几乎不与普通物质相互作用,如同宇宙中的幽灵。主流探测方法依赖暗物质粒子与原子核的罕见碰撞,但数十年搜寻仅收获零星疑似信号。童利民另辟蹊径:如果暗物质与光的相互作用比预想的更微弱呢?他的团队创新提出,将微纳光纤作为“光学天线”,当暗物质粒子穿过光纤时,可能引起光子频率的极细微变化——这种变化比原子核反冲效应微弱万亿倍,却可能被极端灵敏的光学系统捕捉。

“我们正在建造一座‘光学天文台’,只不过观测的不是遥远星光,而是穿过实验室的暗物质流。”童利民这样描述他们的工作。在严格屏蔽电磁干扰的地下实验室,他的团队开发出接近量子极限的超低噪声激光系统,能够检测单个光子能量的十亿分之一变化。2022年,他们首次利用微纳光纤实现了对一类候选暗物质——轴子样粒子的排除性探测,将原有探测灵敏度提升了两个数量级。美国物理学会评价这项成果“开辟了暗物质探测的全新范式”。

童利民的探索不止于暗物质。他带领团队将微纳光纤技术应用于量子传感领域,研制出可植入生物细胞内部的光学探针,实时监测细胞内单个蛋白质的构象变化;开发出基于光纤的微型原子钟,其稳定性足以检测地壳毫米级的高度变化。这些跨越物理、生物、地质的應用,共同根植于他对光与物质相互作用的深刻理解。“基础研究的价值,往往在于它能够照亮你最初未曾设想的方向。”童利民说。

如今,年过五旬的童利民依然每天工作十余小时,他的实验室深夜常亮着灯。团队成员说,童老师最兴奋的时刻,就是实验数据出现无法用现有理论解释的“异常”——那可能意味着新的物理。在最近一次实验中,他们观测到微纳光纤中光传输的极微弱异常损耗,团队正在紧张分析这是否暗示着某种未知相互作用。

“宇宙的绝大部分对我们仍是黑暗的。”童利民站在实验室窗前,窗外是杭州的万家灯火,“但或许,答案就藏在一束被囚禁的光里。”他的身影与窗外的城市光晕重叠,仿佛连接着微观的量子世界与宏观的人类文明。这位光的囚徒与解放者,正在科学与想象的边界,编织着捕捉宇宙幽灵的蛛网——每一根丝线,都是一束被精心驯服的光。