特約記者 陳 瑜/文
“恒星如何演化?構(gòu)成物質(zhì)世界的元素從何而來(lái)?”近日,中國(guó)原子能科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱原子能院)核基礎(chǔ)和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外6 家科研院所的同行,通過(guò)在串列加速器上對(duì)核天體物理反應(yīng)的高精度測(cè)量,加深了人類對(duì)恒星演化的理解。這一研究成果發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)頂級(jí)期刊Physical Review Letters(《物理評(píng)論快報(bào)》)上。
“這個(gè)學(xué)科國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,我們能夠一直保持相對(duì)領(lǐng)先地位,得益于不滿足現(xiàn)狀,總想去做一些更有挑戰(zhàn)性的研究和探索?!睂?duì)原子能院副院長(zhǎng)、核基礎(chǔ)和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人之一柳衛(wèi)平來(lái)說(shuō),這也是他個(gè)人科研心得的濃縮。
休閑西服、休閑鞋、雙肩包,柳衛(wèi)平的著裝符合人們對(duì)科研人員的常規(guī)印象。
但有別于一般科研人員,柳衛(wèi)平非常健談,他將外向的性格歸因于多元化的成長(zhǎng)經(jīng)歷:生于沈陽(yáng),3 歲到北京,輾轉(zhuǎn)浙江,9 歲去貴州,17 歲又從貴州考到北京大學(xué)。
柳衛(wèi)平對(duì)新鮮事物的興趣與生俱來(lái)。
在物質(zhì)匱乏的20 世紀(jì)70 年代,《十萬(wàn)個(gè)為什么》成為柳衛(wèi)平的啟蒙讀物,書甚至被翻爛。
受在民航系統(tǒng)工作的父親影響,柳衛(wèi)平從小喜歡航模。
1977 年,15 歲的柳衛(wèi)平還是貴州一名初三學(xué)生。他給當(dāng)時(shí)的北京航空學(xué)院(現(xiàn)北京航空航天大學(xué))辦公室寫了封信,大意是自己特別喜歡航模,但又缺乏資料,能不能給寄點(diǎn)?讓柳衛(wèi)平?jīng)]想到的是,對(duì)方真的給寄來(lái)了資料。他喜出望外,找來(lái)幾個(gè)同伴一起,居然真的讓飛機(jī)飛了起來(lái)。
“我當(dāng)時(shí)的夢(mèng)想其實(shí)是考北航,做飛機(jī)設(shè)計(jì)師,去設(shè)計(jì)東方紅號(hào)大飛機(jī)?!弊屃l(wèi)平?jīng)]想到的是,夢(mèng)想在高考后發(fā)生了改變。
按照高考成績(jī),柳衛(wèi)平可以選擇北大或者清華。
“當(dāng)時(shí)流行學(xué)好數(shù)理化,走遍天下都不怕,北大在貴州招生的技術(shù)物理系帶了物理兩個(gè)字,所以我選了核物理?!睓C(jī)緣巧合進(jìn)了北大后,柳衛(wèi)平對(duì)外界看來(lái)晦澀的核物理產(chǎn)生了濃厚的興趣?!八茄芯课⒂^世界的,但能量密度又特別高,可以說(shuō)是用最微觀的研究解決最宏大的問(wèn)題。核物理研究就像一個(gè)奇妙的游戲,我和同事如同一個(gè)個(gè)‘大小孩’,合起伙來(lái)‘搭積木’,共同還原核物理的終極真相?!?/p>
1987 年,25 歲的柳衛(wèi)平被選派到日本理化所做訪問(wèn)學(xué)者。
當(dāng)時(shí),日本理化所新建成一座回旋加速器。柳衛(wèi)平一到日本,國(guó)際知名核物理學(xué)家Tanihata 教授就任命他為尋找新核素的課題組負(fù)責(zé)人。在日本理化所加速器中心歷史上,這是首次由外國(guó)人擔(dān)此重任。
柳衛(wèi)平迎來(lái)人生中第一次重大的挑戰(zhàn)。碩士期間他主要從事中子物理研究,但這個(gè)課題需要他把專業(yè)方向從低能量的中子物理轉(zhuǎn)向更高能量的重離子物理,不論是物理基礎(chǔ)知識(shí)還是實(shí)驗(yàn)技術(shù)都與之前大不相同。
“既然讓我負(fù)責(zé),我就一定要把項(xiàng)目做好?!辈环?shù)牧l(wèi)平憑借扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ),刻苦鉆研,提出了一整套行之有效的尋找新核素的方案。
遺憾的是,臨實(shí)驗(yàn)前,加速器的半導(dǎo)體探測(cè)器受潮影響使用,不得已換了另外一個(gè)探測(cè)器,結(jié)果由于后者分辨率不夠高,實(shí)驗(yàn)的成果只在內(nèi)部刊登,沒有發(fā)表在學(xué)術(shù)刊物上。
“假如那個(gè)探測(cè)器沒壞,可能是一個(gè)比較大的研究成果了?!绷l(wèi)平至今清楚地記得,實(shí)驗(yàn)完成后,日本同事把他抬起來(lái)扔到空中慶祝的情形?!斑@是個(gè)成功的開頭,開啟了我探索核物理世界的一扇大門,讓我有了進(jìn)一步探索的興趣和自信?!?/p>
值得一提的是,此后日本和美國(guó)使用了與柳衛(wèi)平上述實(shí)驗(yàn)類似的構(gòu)想,最終合成和鑒別了包括鎵—61、鍺—63 兩個(gè)核素在內(nèi)的一系列豐質(zhì)子新核素。
1989 年,柳衛(wèi)平作為訪問(wèn)學(xué)者的期限已滿,面對(duì)日本理化所負(fù)責(zé)人的竭力挽留,他還是回來(lái)了。
“與其做裝備精良的發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)齒輪,不如做一個(gè)相對(duì)比較粗糙的發(fā)動(dòng)機(jī)的重要大梁?!边@是柳衛(wèi)平寫在日記本上的一句話,他的心跡由此可見。
20 世紀(jì)80 年代以來(lái),國(guó)際上對(duì)次級(jí)放射性核束的研究與應(yīng)用方興未艾,但從事這方面研究首先得有一個(gè)產(chǎn)生次級(jí)放射性束流線的實(shí)驗(yàn)裝置。
1990 年,28 歲的柳衛(wèi)平和56 歲的原子能院物理所研究員白希祥結(jié)成了老少搭檔,開始了對(duì)這一課題的探索。
自己白手起家建造實(shí)驗(yàn)裝置,難度和挑戰(zhàn)不言而喻。柳衛(wèi)平形容,就像“要自己制造出一臺(tái)照相機(jī)再學(xué)習(xí)照相一樣”,一切都要從零開始。
為設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)裝置,柳衛(wèi)平拼命學(xué)習(xí)以前沒有涉及的知識(shí)。為得出需要的數(shù)據(jù),他和白希祥開展了無(wú)數(shù)個(gè)日日夜夜的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)。為節(jié)約資金,他們甚至從退役10 多年的我國(guó)第一臺(tái)回旋加速器上,使用了兩極磁鐵和四極透鏡作為主要部件用在了新裝置上。
1993 年11 月20 日,當(dāng)柳衛(wèi)平和同事們?cè)跓晒饧埳峡吹酱沓鍪晒Φ氖邥r(shí),他激動(dòng)極了——首戰(zhàn)告捷!
一條立足現(xiàn)有條件、具有先進(jìn)物理思想和技術(shù)路線的束流線誕生了,并在世界上首次產(chǎn)生了低能碳-11和氟-17 次級(jí)束,其技術(shù)水平與美國(guó)及日本同類裝置相當(dāng),填補(bǔ)了我國(guó)在次級(jí)放射性核束物理實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用領(lǐng)域的空白!
有了自己設(shè)計(jì)的“照相機(jī)”,柳衛(wèi)平開始琢磨如何拍攝好的照片。
20 世紀(jì)60 年代,物理學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)中微子失蹤現(xiàn)象,但幾十年卻難以定論,急需用不同的測(cè)量方案對(duì)中微子產(chǎn)生截面進(jìn)行交叉驗(yàn)證。
1995 年,柳衛(wèi)平從一份文獻(xiàn)上得到靈感,并和白希祥一起,經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算,提出并實(shí)施了一個(gè)獨(dú)特的次級(jí)束流線實(shí)驗(yàn)方案,得出了“太陽(yáng)中微子失蹤現(xiàn)象來(lái)源于非核物理截面因素”的科學(xué)結(jié)論。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)成果的論文發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)的物理雜志《Physical Review Letters》上,這是該刊創(chuàng)立40年來(lái)第一次發(fā)表中國(guó)實(shí)驗(yàn)核物理領(lǐng)域的論文。這項(xiàng)成果被列入了“1996 年中國(guó)科技十大新聞”。
面對(duì)榮譽(yù),柳衛(wèi)平卻有著極強(qiáng)危機(jī)感,覺得必須開拓新領(lǐng)域。
這幾年,他正帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)干這么一件事——在地下數(shù)千米的錦屏核天體物理實(shí)驗(yàn)室,探究宇宙中的元素起源和恒星演化?!拔覀儗⑾蚝颂祗w物理研究領(lǐng)域最關(guān)鍵的‘圣杯’反應(yīng)的直接測(cè)量發(fā)起沖擊?!?/p>
柳衛(wèi)平不僅能力強(qiáng),而且甘當(dāng)人梯。
2000 年7 月,柳衛(wèi)平開始擔(dān)任核物理所所長(zhǎng)。做了多年科研工作的柳衛(wèi)平深知,基礎(chǔ)研究要求很高,必須緊盯國(guó)際先進(jìn)水平。如果利用基礎(chǔ)研究深厚底蘊(yùn)的優(yōu)勢(shì),做一些國(guó)家需求背景比較強(qiáng)的應(yīng)用研究,可以產(chǎn)出更多的成果。
人造衛(wèi)星、宇宙飛船里有很多重要的電子元器件。衛(wèi)星在太空中飛行時(shí)受到強(qiáng)烈的空間電離輻射,元器件會(huì)失效。
柳衛(wèi)平通過(guò)公開競(jìng)聘,挑選了新課題組的帶頭人,讓一個(gè)原來(lái)做重離子核物理基礎(chǔ)研究的課題組轉(zhuǎn)向做電子元器件的抗輻射加固研究,如今這個(gè)方向已蓬勃發(fā)展成為國(guó)家級(jí)的抗輻射應(yīng)用中心。
當(dāng)年與柳衛(wèi)平同窗四年的北京大學(xué)技術(shù)物理系的40 多位學(xué)友,出國(guó)的出國(guó),經(jīng)商的經(jīng)商,搞研究的也早已跳出了核物理這個(gè)圈子,只有柳衛(wèi)平等少數(shù)人還堅(jiān)持在核物理領(lǐng)域的前沿探秘。
中子,是組成原子核的基本粒子之一,不帶電,很容易打進(jìn)原子核內(nèi)引起各種核反應(yīng)。
或許,正是對(duì)中子有著深刻的理解,不知不覺中,柳衛(wèi)平的人生好像也與中子有了幾分相似:做科研時(shí),像實(shí)驗(yàn)室里的高速中子,不斷去探索原子核物理的科學(xué)前沿;走上管理崗位,又像反應(yīng)堆中的低速中子,引發(fā)裂變反應(yīng),要把科研人員集體的智慧引發(fā)出來(lái)。在繁忙的科研管理工作之余,柳衛(wèi)平也不遺余力“擠出時(shí)間”指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)和學(xué)生的科研工作。