中國科學院院士陳和生:用大國重器探微觀世界

廣東東莞松山湖畔,地下18米處深埋的“龐然大物”晝夜不停地忙碌着。一個個質子在其中狂奔到0.9倍光速,而後撞擊鎢靶,產生散裂中子,只爲輕鬆地穿透物質,“看見”分子和原子尺度的微觀世界

這是舉世矚目的大科學裝置――中國散裂中子源。經過十幾年的謀劃建設,2018年8月,這一探索微觀世界的“超級顯微鏡”橫空出世。自此,中國成爲世界上第四個擁有脈衝式散裂中子源的國家。依託這個裝置,香港大學研發的超級鋼驚豔世界;我國自主研發的加速器硼中子俘獲治療實驗裝置研製成功,有望開啓癌症放射治療新篇章……主持締造這一“國之重器”的是一位挺拔俊逸老者――中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員陳和生

有一種選擇叫“祖國需要”

回顧陳和生的人生歷程,是對“有一種選擇叫‘祖國需要’”這句話最好的詮釋。

時光回溯,中學時期的陳和生因爲一本愛因斯坦的《物理學的進化》對物理學“一見傾心”。1964年,陳和生以湖北省高考物理狀元的身份考入北京大學原子核物理專業。這樣的選擇,一半出於愛好,一半是因爲國家需要,“當時我們國家最急需的就是核物理專業人才”。

1984年,從美國麻省理工學院獲得博士學位的陳和生面臨人生重要抉擇。他毫不猶豫地放棄了國外優厚的待遇回到祖國,來到中國科學院高能物理研究所,成爲我國第一位博士後。陳和生的理由很簡單,“我深信,中國的科學發展要靠中國人在自己的土地上奮鬥”。

同事們一起建起我國第一條計算機數據通信線路,使中國科學院高能物理研究所的計算機成爲我國在國際互聯網的第一個節點;在北京主持阿爾法磁譜儀磁體的研製,使其成爲人類送入太空的第一個大型磁體……回國後的陳和生一心撲在研究上,科研結出累累碩果

實現高水平科技自立自強

1998年,陳和生出任中國科學院高能物理研究所所長,由此與大科學裝置結下不解之緣。此後的歲月中,他牽頭完成我國首個大科學裝置――北京正負電子對撞機重大改造(BEPCII),以及中國散裂中子源的籌劃建設。

通往成功的道路從來不是一帆風順,北京正負電子對撞機的改造也是如此。陳和生形容這個時期的自己“每天都如履薄冰”。

1998年,北京正負電子對撞機已投入運行10年之久。通過無數次研究、謀劃、佈局,兩年後,陳和生提出北京正負電子對撞機重大改造方案,並獲得國家支持。

2009年,改造工程如期竣工,升級後的北京正負電子對撞機性能提高了100倍,成爲目前國際先進的雙環對撞機之一。

如今,陳和生還在爲建設這些“龐然大物”到處奔波着。

從事高能物理研究的他深知,現代科學發現與技術創新越來越依靠大科學裝置:或是提出來的新設想在大科學裝置上得到了驗證;或是大科學裝置提供了先進的研究手段,實現了研究的重大突破。甚至不僅僅是科學研究,許多推進國民經濟持續發展的問題,也需要依靠大科學裝置才能解決。

“我們一定要把大科學裝置建設在祖國大地上,實現高水平的科技自立自強。”陳和生堅定地說。

“超級顯微鏡”橫空出世

如果說北京正負電子對撞機重大改造工程是“從1到100”的發展,那麼中國散裂中子源的拔地而起則是“從0到1”的突破。

散裂中子源究竟是什麼?陳和生打了個比方:散裂中子源是一種“超級顯微鏡”,其散射的中子如同“探針”,可以清晰檢測物質的內部結構,被認爲是當今人類深度探索微觀世界的有力工具。作爲多學科交叉前沿研究的大型平臺,它對滿足諸多國家戰略需求、攻克產業關鍵核心技術、探索科學前沿具有重大意義,是當之無愧的“國之重器”。

2006年,中國散裂中子源選址廣東東莞大朗鎮,從此陳和生開始了在北京、東莞兩地間奔波的生活。

2011年10月,中國散裂中子源開工奠基,陳和生擔任工程指揮部總指揮和工程經理。這一年,他已經65歲,長年累月的操勞,讓他的身形已不似往日挺拔,但他的幹勁卻依舊像年輕人一樣昂揚。

由於複雜的地質條件,中國散裂中子源直線隧道在一次雨季出現大面積滲水。推倒重來?竣工日期已定,來不及了。危急關頭,他帶領團隊作出決定:在現有隧道外加修一層隧道,抽出夾層中的水,解決漏水問題。可如此一來,就要延誤一年半的工期

怎麼辦?“竣工時間不能推遲,必須想方設法搶回土建工期延誤的時間。”陳和生說。

散裂中子源團隊將原定在隧道里安裝、測試的設備先在地面大廳提前完成安裝和調試,等隧道完工後,再重新安裝到隧道里。經過幾百個通宵達旦的不懈努力,因爲土建工程延誤的工期終於被團隊搶了回來。

經歷了連日的酷暑和高強度的工作,曾進行過多次心臟手術的陳和生在堅持到工程如期竣工後,住進了醫院。明明早已感到身體不適,怎麼還不休息?面對同事們的擔憂,陳和生笑着安慰大家,“國家急需這樣的大科學裝置,我們不管怎麼辛苦,都要堅持”。

守得雲開見月明。2017年8月,中國散裂中子源第一束質子打靶順利產生了第一束中子。2018年8月,中國散裂中子源項目順利通過國家驗收,正式運行。2020年8月,陳和生團隊利用散裂中子源發展技術,在東莞成功建設我國首臺自主研發的加速器硼中子俘獲治療實驗裝置,爲發展這種新型二元細胞級精準醫療先進技術奠定了基礎。2021年10月,在陳和生團隊精心調試後,中國散裂中子源功率成功提高20%,實現重大突破。

當一直縈繞心中的夢想變爲現實,已過古稀之年的陳和生終於鬆了一口氣。“我們以符合國情的投入和最佳性價比建成中國散裂中子源,填補了國內脈衝中子源領域的空白,技術和綜合性能進入國際先進行列。”

如今,75歲的陳和生還像往常一樣在北京和東莞兩地奔波着,全力促進散裂中子源在國家戰略需求領域和國際科學前沿的應用,並積極推動散裂中子源二期工程建設。他說:“人生最大的幸福,就是爲了國家的強大而奮鬥。”