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【甘肅日?qǐng)?bào)】【走進(jìn)中科院蘭州分院】魏寶文:開(kāi)拓中國(guó)重離子物理研究新領(lǐng)域
壯麗70年·奮斗新時(shí)代 慶祝新中國(guó)成立70周年 百名記者走基層
1993年,魏寶文在新核素合成研討會(huì)上
魏寶文(中)與同事討論新核素合成工作
1989年,魏寶文在重離子加速器首次調(diào)試成功會(huì)上作報(bào)告
討論SSC設(shè)計(jì)方案(右一楊澄中,左立魏寶文)
本版圖片由中科院蘭州分院提供
新甘肅·甘肅日?qǐng)?bào)記者 秦娜 通訊員 汪寧寧 王晶
61年前的那個(gè)初秋,23歲的魏寶文背著簡(jiǎn)單的行囊踏上火車,一路向西。下了火車,經(jīng)過(guò)蘭州大學(xué)、蘭州飯店,就來(lái)到了那個(gè)夢(mèng)想開(kāi)始的地方——中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所,而這一來(lái)就再也沒(méi)有離開(kāi)過(guò)。從此,魏寶文的個(gè)人命運(yùn)與國(guó)家發(fā)展緊緊地聯(lián)系在一起。
61年間,魏寶文心無(wú)旁騖地致力于推動(dòng)近代物理所事業(yè)的發(fā)展,為我國(guó)重離子科學(xué)和加速器大科學(xué)裝置發(fā)展、人才隊(duì)伍培養(yǎng),以及重離子科學(xué)與技術(shù)在甘肅的發(fā)展和應(yīng)用作出了重大貢獻(xiàn),使重離子加速器成為甘肅乃至中國(guó)近代物理研究的一張重要名片。
1 建功立業(yè)在西部
1935年,魏寶文出生在河南禹州,他的小學(xué)和初中學(xué)生時(shí)代幾乎都在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)和解放戰(zhàn)爭(zhēng)中度過(guò)。讀高中時(shí)新中國(guó)成立,才算有了穩(wěn)定的學(xué)習(xí)環(huán)境,也就是從那時(shí)起,魏寶文開(kāi)始對(duì)物理產(chǎn)生濃厚的興趣。
1953年,18歲的魏寶文考入北京大學(xué)物理系,1956年調(diào)到新成立不久的技術(shù)物理系,成為新中國(guó)培養(yǎng)的第二批核物理專業(yè)的學(xué)生。1957年魏寶文畢業(yè)后被分配到中國(guó)科學(xué)院物理研究所(后改名為原子能研究所),次年調(diào)入剛組建的中國(guó)科學(xué)院蘭州物理研究室(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所前身)。
1959年,在物理學(xué)家金建中的引見(jiàn)下,魏寶文師從著名核物理學(xué)家楊澄中,成為最早跟隨楊澄中院士在近代物理所開(kāi)展核物理研究的人員之一。就這樣,魏寶文和很多前輩一樣,懷揣著報(bào)效祖國(guó)的夢(mèng)想,來(lái)到西部,投身于火熱的國(guó)家建設(shè)中。
魏寶文思維活躍,勤奮好學(xué),很快就顯示出搞科研的天賦。上世紀(jì)60年代初,在楊澄中的指導(dǎo)下,他完成了伽馬射線和快中子閃爍探測(cè)方法研究,在近代物理所早期核物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。
當(dāng)時(shí),近代物理所正在籌建1.5米回旋加速器。到1962年底,這個(gè)“一五”大科學(xué)裝置的建成讓物理學(xué)界的科研人員為之振奮。作為第一批使用者,此后魏寶文和同事們都在用1.5米回旋加速器練兵。1963年,他完成了2—9百萬(wàn)電子伏特單能中子源的研制。這項(xiàng)成果被用于快中子截面測(cè)量,為一項(xiàng)重要的國(guó)防科研任務(wù)提供了實(shí)驗(yàn)條件。
隨后他又主持完成了9—12百萬(wàn)電子伏特中子對(duì)鋰—6和鋰—7的非彈性碰撞截面測(cè)量。作為近代物理所核參數(shù)測(cè)量國(guó)防任務(wù)的一部分,這項(xiàng)任務(wù)的完成,澄清了世界各國(guó)數(shù)據(jù)的分歧,為氫彈的研制提供了我國(guó)自己的核數(shù)據(jù)。
上世紀(jì)70年代,魏寶文還對(duì)核聚變反應(yīng)堆材料進(jìn)行了群截面計(jì)算,并在此基礎(chǔ)上用中子輸運(yùn)理論的Sn法對(duì)聚變反應(yīng)堆再生區(qū)的中分子分布和核發(fā)熱進(jìn)行了理論研究。這一領(lǐng)域在當(dāng)時(shí)的中國(guó)尚處于早期階段。
魏寶文的成績(jī)和榮譽(yù)引人矚目,可是,他所付出的艱辛卻很少有人知曉。晚上在家學(xué)習(xí),一個(gè)三斗桌他和孩子各占一頭。有時(shí)兩個(gè)孩子搶先占了桌子,他就只好把五斗柜利用起來(lái)。直到50歲的時(shí)候,他才有了一張屬于自己的寫(xiě)字臺(tái)。
2 千錘百煉鑄重器
重離子加速器是用來(lái)加速比α粒子重的離子加速器,可將大量的重離子加速到很高的速度,高速的重離子形成重離子束。從上世紀(jì)60年代開(kāi)始,隨著重離子加速器的發(fā)展,原子核物理開(kāi)拓了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新領(lǐng)域——重離子物理。在原子物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)等其他學(xué)科,重離子束也顯示出日益重要的應(yīng)用前景。
彼時(shí),在經(jīng)過(guò)幾番大討論后,中科院將近代物理所的科研方向確定為低能核物理,并以重離子核物理為主攻方向,同時(shí)積極開(kāi)展核技術(shù)應(yīng)用研究。
1975年,魏寶文跨入不惑之年,蘭州重離子加速器的研究工作這時(shí)候剛剛起步。新年伊始,楊澄中在與魏寶文的一次懇談中,希望魏寶文投身到重離子加速器的研制中。正是那次談話為魏寶文的人生和事業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇,帶他走進(jìn)了重離子加速器的世界。
此后,魏寶文承擔(dān)了兩項(xiàng)預(yù)研任務(wù),一項(xiàng)是“分離扇回旋加速器離子軌道的非線性效應(yīng)研究”,另一項(xiàng)是“重離子束的空間電荷效應(yīng)研究”。“在一窮二白的情況下搞研究,重離子加速器研究頻頻遭遇‘腸梗阻’?!蔽簩毼膶?duì)當(dāng)時(shí)的困難記憶猶新。
魏寶文與理論物理學(xué)家羅詩(shī)裕默契配合,不到一年時(shí)間就完成了理論研究任務(wù)。在當(dāng)年年底召開(kāi)的加速器建造方案討論會(huì)上,魏寶文報(bào)告了他們的研究結(jié)果:在所要加速的能區(qū)內(nèi),非線性效應(yīng)很小,軌道是穩(wěn)定的;而當(dāng)束流強(qiáng)度為微安級(jí)時(shí),空間電荷效應(yīng)更是可以忽略不計(jì)。據(jù)此,魏寶文得出了令人振奮的結(jié)論:“理論基礎(chǔ)是可靠的,我們一定能建成自己的回旋加速器?!笔嗄旰?,曾任近代物理所黨委副書(shū)記的陳蔭林回憶起當(dāng)時(shí)的情形時(shí)說(shuō):“這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)影響到下不下決心的問(wèn)題?!?/p>
1976年6月,國(guó)家計(jì)委、中科院和教育部在北京聯(lián)合組織了加速器物理設(shè)計(jì)審查會(huì),魏寶文同另一位物理學(xué)家陳務(wù)中負(fù)責(zé)理論部分的起草。魏寶文的束流動(dòng)力學(xué)理論報(bào)告,受到中國(guó)粒子加速器界前輩謝家麟教授的肯定。當(dāng)年11月,國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)了蘭州重離子加速器的建造計(jì)劃。至此,一項(xiàng)標(biāo)志著我國(guó)核物理研究領(lǐng)域重大進(jìn)展的“7611”工程誕生了。魏寶文和他的同事們開(kāi)始了極為艱難的跋涉。
沒(méi)有技術(shù)積累,缺乏管理經(jīng)驗(yàn)……項(xiàng)目推進(jìn)困難重重。為此,1979年,魏寶文被派往法國(guó)國(guó)家重離子研究中心(GANIL)學(xué)習(xí)。
出國(guó)前,魏寶文做了非常充分的準(zhǔn)備,明確了需要解決的問(wèn)題。因此,一到法國(guó),他很快就進(jìn)入角色,用超乎常人的勤奮刻苦汲取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。他出色的工作也贏得了國(guó)外同行的贊譽(yù),GANIL的弗赫梅教授曾對(duì)楊澄中說(shuō):“你們派來(lái)的人很管用?!?/p>
回國(guó)后,作為總工程師,魏寶文負(fù)責(zé)起“7611”工程的物理總體、技術(shù)把關(guān)、參數(shù)協(xié)調(diào)、磁鐵建造和聯(lián)合調(diào)束工作。他集中精力對(duì)加速器整個(gè)系統(tǒng)及各個(gè)主要部件的參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行了全面考察,并主持了被稱為加速器“三大件”之一的磁鐵系統(tǒng)的建造。
就當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)水平來(lái)看,要建造長(zhǎng)期穩(wěn)定的空間分布嚴(yán)格對(duì)稱的、精度和重復(fù)性都在萬(wàn)分之一量級(jí)的加速離子約束磁場(chǎng),決非一件輕而易舉的事情。不但要從材質(zhì)的冶煉入手,甚至連地基的下沉與傾斜,相關(guān)器件如真空室不銹鋼的選擇等都有極為嚴(yán)格的技術(shù)要求。為了做到萬(wàn)無(wú)一失,魏寶文在四分之一模型磁鐵上開(kāi)展了等時(shí)場(chǎng)的墊補(bǔ)實(shí)驗(yàn),取得了可靠的數(shù)據(jù)。他還邀請(qǐng)了物理學(xué)家張振康,從物理要求上把關(guān),并組建了磁鐵建造班子。這些人在一起常常發(fā)生爭(zhēng)論,一方說(shuō)物理要求太高不現(xiàn)實(shí),另一方說(shuō)加速束流指標(biāo)要保證。但是一旦定下來(lái),大伙兒皆能心往一處想,勁往一處使。民主討論的學(xué)術(shù)風(fēng)氣在這里得到充分體現(xiàn)。
與此同時(shí),魏寶文還騰出時(shí)間和精力,組織了另兩項(xiàng)攻關(guān)任務(wù)。一項(xiàng)是高精度計(jì)算機(jī)控制多探頭磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的建立,另一項(xiàng)是高穩(wěn)定大功率直流電源的研制。
高精度磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的建立,相當(dāng)于為等時(shí)場(chǎng)的建造提供了一雙敏銳的眼睛。在后來(lái)的墊補(bǔ)實(shí)驗(yàn)、一扇原型實(shí)驗(yàn)和四扇磁場(chǎng)測(cè)量中,都發(fā)揮了重要的作用。特別是四扇測(cè)磁,只用了8個(gè)月就高質(zhì)量全部完成任務(wù)。
長(zhǎng)期穩(wěn)定度為十萬(wàn)分之一和萬(wàn)分之一的大功率直流電源,當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠家生產(chǎn)。國(guó)外倒是有,但價(jià)格十分昂貴。整個(gè)磁鐵系統(tǒng)近60臺(tái)大小不等的電源,需要花費(fèi)巨額外匯。魏寶文和同事們跑遍了國(guó)內(nèi)相關(guān)的研制單位,最終還是空手而歸。萬(wàn)般無(wú)奈下,只好自己研制。研究員周嗣信帶領(lǐng)幾名科技人員,精心設(shè)計(jì),反復(fù)試驗(yàn),同西安的一家專業(yè)廠合作,終于全部用國(guó)產(chǎn)元器件研制出不同規(guī)格的樣機(jī),綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。
細(xì)化方案、課題到人、逐個(gè)攻關(guān)……在楊澄中、張恩厚和魏寶文的科學(xué)統(tǒng)籌下,一個(gè)個(gè)圖紙上的創(chuàng)新變成了現(xiàn)實(shí)。
十二度春秋,十二載寒暑,經(jīng)過(guò)老、中、青三代人的努力,近代物理所終于在1988年底建成了我國(guó)第一臺(tái)大型重離子加速器。蘭州重離子加速器的成功出束,向世界宣告:中國(guó)建成了繼法國(guó)、日本之后第三臺(tái)大型重離子回旋加速器。這個(gè)由成百上千臺(tái)儀器、幾千噸鋼鐵組成的龐大系統(tǒng),每一個(gè)部件、每一個(gè)接口、每一條電線上,都凝結(jié)著魏寶文和同事們的心血。
這一重大成果獲得1991年中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),1992年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。是目前國(guó)際上運(yùn)行的三大常溫重離子回旋加速器之一,至今已運(yùn)行30年。
1995年,因在中能重離子物理研究上的突出貢獻(xiàn),魏寶文當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。對(duì)魏寶文來(lái)說(shuō),愛(ài)國(guó)主義就是為祖國(guó)發(fā)展而埋頭科研,就是用實(shí)際行動(dòng)為國(guó)家鑄就重器。
3 慧眼獨(dú)具引創(chuàng)新
作為近代物理所科研工作的“掌舵人”,魏寶文把更多的精力投入到了研究所以及整個(gè)學(xué)科的發(fā)展中,一系列前瞻性和戰(zhàn)略性的科研決策,讓我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域科研水平走在了世界前列。
為提高加速器性能,依托SFC和SSC,魏寶文在1984年就部署開(kāi)展ECR離子源研究工作,利用ECR離子源代替PIG離子源,歷經(jīng)30年的發(fā)展,形成了獨(dú)特體系,引領(lǐng)著國(guó)際強(qiáng)流高電荷態(tài)離子束產(chǎn)生及ECR離子源技術(shù)研究。
在新核素合成方面,從1989年起,在魏寶文的組織領(lǐng)導(dǎo)下,近代物理所展開(kāi)新核素合成及其生成機(jī)制、核結(jié)構(gòu)和衰變性質(zhì)研究。在過(guò)去的20多年里,近代物理所在5個(gè)核區(qū)合成20多種新核素,合成了105和107號(hào)兩種超重新核素,使我國(guó)在豐質(zhì)子新核素合成研究方向上走到了國(guó)際前列。
之后,魏寶文和同事將放射性束確定為近代物理所主要研究方向之一。1997年,近代物理所建成了我國(guó)第一條雙彎放射性束流線,年均運(yùn)行1000小時(shí),在輕質(zhì)量區(qū)核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)研究方面取得許多重要成果。
這其中,最重要的當(dāng)屬重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR)的建設(shè)。早在上世紀(jì)90年代,魏寶文就意識(shí)到必須讓重離子加速再往前走一步,提高束流強(qiáng)度和能量,拓展束流品種,為此他提出在蘭州重離子加速器上續(xù)建冷卻儲(chǔ)存環(huán)的設(shè)想。
“當(dāng)時(shí)并沒(méi)有十足的把握,只是想讓重離子加速再往前走一步。”魏寶文回憶,在回旋加速器上裝配冷卻儲(chǔ)存環(huán),當(dāng)時(shí)只有美國(guó)印第安納大學(xué)有先例,但經(jīng)過(guò)考察,發(fā)現(xiàn)那個(gè)裝置不但小,而且只加速輕離子,大型重離子回旋加速器上裝配冷卻儲(chǔ)存環(huán)是否可行仍要打個(gè)問(wèn)號(hào)。
就這樣,魏寶文帶領(lǐng)三名研究生進(jìn)行預(yù)研,不但證明了項(xiàng)目可行性,并組織完成了方案設(shè)計(jì)和立項(xiàng)論證。魏寶文又一次踏上新征程。
2000年,蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)建設(shè)被列為國(guó)家“九五”大科學(xué)工程之一。經(jīng)過(guò)一批優(yōu)秀年輕人數(shù)年的努力,2008年冷卻儲(chǔ)存環(huán)建成并投入運(yùn)行,是亞洲最高能量重離子加速器,實(shí)現(xiàn)了從氫到鈾的全離子加速,完成了從低中能向高能的跨越,成為世界級(jí)的大型核物理實(shí)驗(yàn)裝置、國(guó)際一流的重離子科研平臺(tái)。
更讓魏寶文感到驕傲的是,冷卻儲(chǔ)存環(huán)裝置中的自主研制設(shè)備達(dá)到80%以上,并且實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新和突破,創(chuàng)造了極高的性能造價(jià)比。同時(shí),冷卻儲(chǔ)存環(huán)的建設(shè)還為國(guó)家培養(yǎng)和鍛煉了一支優(yōu)秀的青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。
在魏寶文的帶領(lǐng)下,從上世紀(jì)90年代起,近代物理研究所陸續(xù)開(kāi)展了輻照育種、材料輻照效應(yīng)等研究;自主設(shè)計(jì)的醫(yī)用重離子加速器獲得國(guó)家新產(chǎn)品認(rèn)證,首臺(tái)示范裝置調(diào)試成功。
“我們這支科研隊(duì)伍都是在大項(xiàng)目中鍛煉出來(lái)的,直到現(xiàn)在,老師關(guān)于科學(xué)研究、工程管理的理念仍深深地影響著我們?!苯锢硭h委副書(shū)記、紀(jì)委書(shū)記袁平說(shuō)。
4 恪物明理樹(shù)標(biāo)桿
在魏寶文身上,老一輩科學(xué)家那股強(qiáng)烈的責(zé)任感和愛(ài)國(guó)情懷已成為鮮明的時(shí)代烙印;在魏寶文的影響下,艱苦奮斗、勇于創(chuàng)新的科研精神代代相傳,鼓舞著一批批年輕人。
面對(duì)建成蘭州重離子加速器的巨大榮譽(yù),魏寶文總說(shuō):“它的設(shè)計(jì)與建造是三代人的事業(yè)?!弊鳛檫@項(xiàng)大科學(xué)工程的總工程師,他把自己的工作歸納為兩點(diǎn)。第一,把一個(gè)個(gè)課題分解出來(lái),落實(shí)到一個(gè)個(gè)科技人員肩上,不漏項(xiàng);把一個(gè)個(gè)科技人員的成果,鑲嵌在總體參數(shù)的框架上,隨時(shí)調(diào)整。第二,用學(xué)術(shù)活動(dòng)把大家的思想統(tǒng)一起來(lái),為科技人員掃清工作中的障礙,并為科技人員的失誤承擔(dān)責(zé)任。
魏寶文認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、敢于擔(dān)責(zé)的科研態(tài)度給同事和學(xué)生留下了深刻的印象。近代物理所黨委書(shū)記趙紅衛(wèi)回憶,每一次大工程、大項(xiàng)目,魏寶文都要反復(fù)組織召開(kāi)多次討論會(huì),每次都是直切主題抓核心,有時(shí)候科研人員出于各種原因繞彎子,總說(shuō)不到點(diǎn)子上,魏寶文總是不留情面,當(dāng)場(chǎng)指出。在魏寶文的嚴(yán)格要求和影響下,近代物理所上下形成了求真務(wù)實(shí)的科研風(fēng)氣。
為了使核科學(xué)事業(yè)能盡快發(fā)展起來(lái),魏寶文非常重視人才培養(yǎng)工作。他帶學(xué)生,注重教給學(xué)生們治學(xué)的方法,激發(fā)他們的創(chuàng)造力,鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考,提高分析和解決問(wèn)題的能力。學(xué)業(yè)上,他是嚴(yán)師;其他方面,他又是益友。學(xué)生到他家,他總是熱情招待,和學(xué)生一起探討科學(xué)和人生。學(xué)生們從魏寶文那里,不僅秉承了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng),也學(xué)到了耿介曠達(dá)的品格。
中國(guó)工程院院士夏佳文,甘肅省領(lǐng)軍人才趙紅衛(wèi)、袁平、原有進(jìn)……如今,魏寶文培養(yǎng)的學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域各有建樹(shù),個(gè)個(gè)都能獨(dú)當(dāng)一面。
2017年,魏寶文獲甘肅省科技功臣獎(jiǎng)。這是對(duì)魏寶文院士幾十年如一日潛心科研的至高贊揚(yáng)。
六十載恪物明理,一甲子盡智報(bào)國(guó)。從風(fēng)華正茂到年已耄耋,從普通科研人員到中國(guó)科學(xué)院院士……改變的是年華、是經(jīng)歷,不變的是對(duì)科研的不懈追求,是報(bào)效國(guó)家的那顆初心。過(guò)去,他是領(lǐng)航人,帶領(lǐng)這支踏實(shí)肯干的隊(duì)伍一往直前;現(xiàn)在,他依然是標(biāo)桿,只要國(guó)家需要,仍然義不容辭地貢獻(xiàn)著智慧和力量。
(原載于《甘肅日?qǐng)?bào)》 2019-05-29 03版)