透过镜头窥见全球粒子物理实验室
透过镜头窥见全球粒子物理实验室
摘要
2025年全球物理摄影大赛由16个粒子物理实验室联合举办，邀请数十位业余与专业摄影师捕捉力场与亚原子粒子 invisible 世界的科学之美。意大利摄影师Marco Donghia的作品斩获头奖，他镜头下妹妹操作低温恒温器的画面展现了人与技术的亲密关系。评审团由科学家与艺术家共同组成，从视觉美学与科学准确性双重维度评选佳作。
内容框架与概述
本次大赛覆盖从美国、法国到日本的全球顶尖粒子物理研究机构。摄影师们深入实验室内部，记录用于探测暗物质、中微子等神秘粒子的精密装置。获奖作品题材广泛，涵盖地下隧道、超导磁体、切伦科夫光传感器等。评审团成员、布鲁克海文国家实验室物理学家Dmitri Denisov指出，摄影是向公众传递科学激情的重要媒介，科学与艺术在此过程中达成深层共鸣。
公众投票与专家评审并行产生多组获奖作品。法国大型重离子国家加速器的服务走廊获公众投票第一名，其真空管外壳的特写摘得第二名。其他亮点包括日本SuperKEKB对撞机的地下弯道、意大利暗物质实验DarkSide-20k的工业气瓶阵列，以及法国KM3NeT中微子望远镜的蛛网形滤光传感器等。
这些影像不仅呈现科研设施的技术细节，更揭示科学家探索宇宙起源与物质本质的执着追求。从零下273度的极低温环境到深海2500米的水下观测站，摄影师将抽象的基础研究转化为可感知的视觉叙事，架起了专业科学与公众理解之间的桥梁。
核心概念及解读
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低温恒温器（Cryostat）：将探测器冷却至接近绝对零度的装置，用于探测暗物质等微弱信号。文中设备可降温至千分之一度以上绝对零度，比太空真空更冷。
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切伦科夫辐射（Cherenkov Light）：带电粒子在介质中运动速度超过光速时产生的蓝光现象。KM3NeT望远镜通过捕捉此光追踪中微子轨迹，其传感器采用仿生蛛网结构优化聚焦。
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中微子（Neutrino）：质量极轻、几乎不与物质相互作用的幽灵粒子。T2K实验从东海到神冈测量其振荡特性，或能解释宇宙物质为何存在。
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超导磁体（Superconducting Magnet）：利用铌锡合金等材料在低温下零电阻特性产生超强磁场，为粒子加速器中束流精确导向的核心部件。
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暗物质（Dark Matter）：不发光不反射但提供引力维系星系结构的神秘物质。DarkSide-20k实验以50吨液氩为靶，试图捕获假想中的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。
文章基本信息
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| 原标题 | A Through-The-Lens Look at the World’s Particle Physics Labs |
| 作者 | Zack Savitsky |
| 发布日期 | 2026年4月1日 |
透过镜头窥见全球粒子物理实验室
在 INFN（意大利国家核物理研究所）的低温探测器实验室（COLD），Raffaella Donghia 正在操作一台低温恒温器，该设备能将材料冷却到仅比绝对零度高出千分之几度的极低温度。在这样的温度下，科学家们可以搜寻暗物质——那种将星系粘合在一起的神秘物质。摄影师 Marco Donghia 正打算将他在这张获奖比赛照片中捕捉到的场景纹在身上。
去年夏天，一位婚礼摄影师很不情愿地走进了罗马郊外的一家物理实验室。他觉得周围复杂的机械设备无法激发他的灵感，于是决定关掉灯光。“我想创造一个更具私密感的世界，”这位名叫 Marco Donghia 的摄影师说道。
他是被他的妹妹 Raffaella Donghia 带进实验室参加一场摄影比赛的。Raffaella 是意大利弗拉斯卡蒂（Frascati）国家核物理研究所（INFN）的一名研究员。带着人造光源，Marco 让妹妹坐在一个金色的低温恒温器对面的桌子旁。她的同事们使用这个设备将探测器冷冻到比太空真空还要冷的温度，以搜寻飞驰而过的亚原子粒子。“我试图捕捉人类与科技之间存在的关系，”他说。“我经常讲述爱情故事，所以对我来说这很自然。”
2025 年全球物理学摄影漫步（Global Physics Photowalk）比赛的评委们对 Donghia 捕捉到的瞬间印象深刻。他的照片（上图）在这场由美国、法国、日本等全球 16 个粒子物理实验室联合举办的比赛中荣获一等奖。数十名业余和专业摄影师受邀在力场和亚原子粒子的隐形世界中寻找美。这些粒子在转瞬之间出现，蕴藏着关于宇宙起源和命运的秘密。每个参与的实验室都会在全球角逐中提交他们最优秀的三张图像，获奖作品由评委和公众投票选出。
“提交的优秀照片数量之多让我感到惊叹，”纽约长岛布鲁克海文国家实验室的实验粒子物理学家 Dmitri Denisov 说。作为评委中唯一的科学家，Denisov 曾担心自己的侧重点会与评委团中的摄影师和艺术家产生冲突，但他惊讶地发现他们的观点很容易就达成了一致。兼顾视觉美感和科学准确性的过程，帮助他体会到了科学与艺术之间的联系。“摄影是向公众传达这种兴奋感的众多方式之一——它展示了我为什么会成为一名科学家，以及我们为什么要做我们正在做的事情，”他说。
入围作品的完整名单可以在这里找到。我们挑选了一些最喜欢的作品，它们的视觉特质似乎在某种本质上反映了其背后非凡的科学。
立方公里中微子望远镜（KM3NeT）锚定在法国海岸 2500 米深的水下，它将使用数千个光学传感器模块来捕捉中微子相互作用时发出的闪光，这种幽灵般的粒子可能有助于解释为什么宇宙中所有的物质会存在。评委们将三等奖授予了这张切伦科夫光传感器（Cherenkov light sensor）的图片。该传感器使用蜘蛛网形状的过滤器，以更好地聚焦其捕获的信号。“这是科学家们在他们的设备中运用了大自然在数十亿年里进化出的想法，”比赛评委 Dmitri Denisov 说。Hugo Pardinilla/CPPM/CNRS 供图
在日内瓦附近的欧洲核子研究中心（CERN）高温超导实验室里，一台绕线机将数十股铌锡线组合在一起，制造出在高能粒子加速器中产生强磁场所需的卢瑟福电缆（Rutherford cables）。Cédric Favero 供图
位于意大利莱尼亚罗（Legnaro）INFN 国家实验室的先进伽马追踪阵列（AGATA）光子探测器和 PRISMA 磁谱仪，用于探索重离子碰撞产生的奇异原子核结构。Matteo Monzali 供图
南达科他州桑福德地下研究设施（SURF）最近挖掘的一条扩建平巷（或隧道）。这是 SURF 计划的第一阶段，旨在为下一代中微子、罕见物理过程和暗物质实验创造更多的地下空间。Adam Tomjack 供图
摄影师 Yannig Van De Wouwer 试图在法国卡昂的国家大型重离子加速器（GANIL）中寻找一种有趣的图案。他特写拍摄了帮助维持 SPIRAL2 直线加速器设施运转的真空管道外壳，这张充满艺术感的照片在公众投票中荣获二等奖。Yannig Van De Wouwer/GANIL/CNRS 供图
日本筑波 SuperKEKB 粒子加速器弯曲的地下通道。这台位于高能加速器研究机构（KEK）的旗舰级正负电子对撞机，在 2020 年实现了世界最高水平的对撞束加速器瞬时亮度（luminosity）。kitsunetsuki.jp 供图
一台交换路由器在法国里昂国家科学研究中心（CNRS）IN2P3 计算中心的数千台服务器（这些服务器构成了存储和处理平台）之间实现数据交换。该路由器每天处理数百太字节（TB）的数据传输，其中大部分数据来自大型强子对撞机（LHC）的实验。Candice Tordjmann/CC-IN2P3/CNRS 供图
位于意大利 INFN 大萨索国家实验室（Gran Sasso National Laboratory）正在建设的暗物质探测实验 DarkSide-20k 中的工业气瓶。该实验的核心是时间投影室（Time Projection Chamber），它将使用 50 吨液氩来探测大质量弱相互作用粒子（WIMPs）。Antonella Di Paolo 供图