我们一定能建成自己的回旋加速器

作者: 汪宁宁 王晶 尹经敏 宋华龙

来源: 科学大院

发布日期: 2019-04-13

魏宝文院士60年来致力于推动中国科学院近代物理研究所在甘肃的发展,为我国重离子科学和加速器大科学装置的发展做出了重大贡献,使重离子加速器成为甘肃乃至中国近代物理研究的重要名片。他主持建成了我国第一台大型重离子加速器,推动了我国相关领域科研水平走在世界前列,并培养了一批优秀的科研人才。

60年前的那个初秋,23岁的魏宝文背着简单的行囊踏上火车,一路向西。下了火车,经过兰州大学、兰州饭店,就来到了那个理想开始的地方——中国科学院近代物理研究所,而这一来就再也没有离开过。从此,魏宝文的个人命运与国家发展紧紧地联系在一起。

60年间,魏宝文心无旁骛地致力于推动近代物理所事业在甘肃的发展,为我国重离子科学和加速器大科学装置发展、人才队伍培养、以及重离子科学与技术在甘肃的发展和应用做出了重大贡献,使重离子加速器成为甘肃乃至中国近代物理研究的一张重要名片。

1935年,魏宝文出生在河南禹州,他的小学和初中学生时代几乎都在抗日战争和解放战争中度过。

读高中时新中国成立,才算有了稳定的学习环境,也就是从那时起,魏宝文开始对物理产生浓厚的兴趣。1953年,18岁的魏宝文考入北京大学物理系,1956年调到新成立不久的技术物理系,成为新中国培养的第二批核物理专业的学生。1957年魏宝文毕业后被分配到中国科学院物理研究所,次年调入刚组建的中国科学院兰州物理研究室,他盼望着能在著名核物理学家杨澄中的指导下工作。

然而,或许是“命运之神”的安排和照顾,1959年,由于物理学家金建中的引见,杨澄中收下了他这个“徒弟”,他成为最早跟随杨澄中院士在近代物理所开展核物理研究的人员之一。就这样,魏宝文和很多前辈一样,怀揣着报效祖国的梦想,来到西部并扎根西部,投身于火热的国家建设中。魏宝文思维活跃,勤奋好学。

60年代初,在杨澄中指导下,他完成了伽马射线和快中子闪烁探测方法研究,在近代物理所早期核物理实验中发挥了重要作用。

当时,近代物理所正在筹建1.5米回旋加速器。到1962年底,这个“一五”大科学装置的建成让物理学界的科研人员为之振奋。作为第一批使用者,此后魏宝文和同事们都在用1.5米回旋加速器练兵。1963年,他完成了2—9百万电子伏特单能中子源的研制。

这项成果被用于快中子截面测量,为一项重要的国防科研任务提供了实验条件。随后他又主持完成了9—12百万电子伏特中子对锂—6和锂—7的非弹性碰撞截面测量。作为近代物理所核参数测量国防任务的一部分,这项任务的完成,澄清了世界各国数据的分歧,为氢弹的研制提供了属于中国自己的核数据。

70年代,他还对核聚变反应堆材料进行了群截面计算,并在此基础上用中子输运理论的Sn法对聚变反应堆再生区的中分子分布和核发热进行了理论研究。这一领域在当时的中国尚处于早期阶段。他的成绩和荣誉引人瞩目,可是,他在耕耘中所付出的艰辛却很少有人知晓。晚上在家学习,一个三斗桌,他和孩子各占一头。有时两个孩子抢先占了桌子,他就只好把五斗柜利用起来。直到50岁的时候,他才有了一张属于自己的写字台。

重离子加速器是用来加速比α粒子重的离子加速器,可将大量的重离子加速到很高的速度,高速的重离子形成重离子束。从上世纪60年代开始,随着重离子加速器的发展,原子核物理开拓了一个蓬勃发展的新领域——重离子物理。在原子物理、材料科学、生命科学等其它学科,重离子束也显示出日益重要的应用前景。

彼时,在经过几番大讨论后,中科院将近代物理所的科研方向确定为低能核物理,并以重离子核物理为主攻方向,同时积极开展核技术应用研究。

1975年,魏宝文跨入不惑之年,兰州重离子加速器的研究工作这时候刚刚起步。新年伊始,杨澄中在与魏宝文的一次恳谈中,希望魏宝文投身到重离子加速器的研制中。正是那次谈话为魏宝文的人生和事业带来了新的机遇,带他走进了重离子加速器的世界。此后,魏宝文承担了两项预研任务,一项是“分离扇回旋加速器离子轨道的非线性效应研究”,另一项是“重离子束的空间电荷效应研究”。

1976年6月,国家计委、中科院和教育部在北京联合组织了加速器物理设计审查会,魏宝文同另一位物理学家陈务中负责理论部分的起草。魏宝文的束流动力学理论报告,受到中国粒子加速器界前辈谢家麟教授的肯定。当年11月,计委批准了兰州重离子加速器的建造计划。至此,一项标志着我国核物理研究领域重大进展的“7611”工程诞生了。魏宝文和他的同事们开始了极为艰难的跋涉。

当工程真正开始时,一些薄弱环节显现了出来:没有技术积累,缺乏管理经验……项目推进困难重重。为此,1979年,魏宝文被派往法国国家重离子研究中心学习。回国后,作为总工程师,魏宝文负责物理总体、技术把关、参数协调、磁铁建造和联合调束的工作。彼时,魏宝文正当盛年,他集中精力对加速器整个系统及各个主要部件的参数和指标进行了全面考察,并主持了被称为加速器“三大件”之一的磁铁系统的建造。

十二度春秋,十二载寒暑,经过老、中、青三代人的努力,近代物理所终于在1988年岁末建成了我国第一台大型重离子加速器。兰州重离子加速器的成功出束,向世界宣告了中国建成了继法国、日本之后第三台大型重离子回旋加速器。这个由成百上千台仪器、几千吨钢铁组成的庞大系统,每一个部件、每一个接口、每一条电线上,都凝结着魏宝文和他的同事们的心血。

作为近代物理所科研工作的“掌舵人”,魏宝文把更多的精力投入到了研究所以及整个学科的发展中,一系列前瞻性和战略性的科研决策,让我国相关领域科研水平走在了世界前列。为提高加速器性能,依托SFC和SSC,魏宝文在1984年就部署开展ECR离子源研究工作,利用ECR离子源代替PIG离子源,历经30年的发展,形成了独特体系,引领着国际强流高电荷态离子束产生及ECR离子源技术研究。

在新核素合成方面,从1989年起,在魏宝文的组织领导下,近代物理所展开新核素合成及其生成机制、核结构和衰变性质研究。在过去的20多年的时间里,近代物理所在5个核区合成20多种新核素,合成了105和107号两种超重新核素,使我国在丰质子新核素合成研究方向上走到了国际前列。之后,魏宝文和他的同事将放射性束确定为近代物理所主要研究方向之一。

近代物理所1997年建成了我国第一条双弯放射性束流线,年均运行时间1000小时,在轻质量区核结构和核反应研究方面取得许多重要成果。

这其中,最重要的当属重离子加速器冷却储存环的建设。早在上世纪90年代,魏宝文就意识到必须让重离子加速再往前走一步,提高束流强度和能量,拓展束流品种,为此他提出在兰州重离子加速器上续建冷却存储环的设想。

2000年,兰州重离子加速器冷却储存环建设被列为国家“九五”大科学工程之一。一批优秀年轻人经过数年的努力,2008年冷却储存环建成并投入运行,这是亚洲最高能量重离子加速器,其实现了从氢到铀的全离子加速,完成了从低中能向高能的跨越,成为世界级的大型核物理实验装置、国际一流的重离子科研平台。

在魏宝文的影响下,艰苦奋斗、勇于创新的科研精神代代相传,鼓舞着一批批年轻人。为了使祖国的核科学事业能尽快发展起来,魏宝文非常重视人才培养工作。他带学生,注重教给学生们治学的方法,激发他们的创造力,鼓励他们独立思考,提高分析问题和解决问题的能力。学业上,他是严师;其他方面,他又是学生们的益友。学生到他家,他总是热情招待,并把大米送给他们煮稀饭吃。他们在一起探讨科学,也探讨社会和人生。

如今,魏宝文培养的学生在专业领域各有建树,各个都能独当一面,他的学生包括中国工程院院士夏佳文、甘肃省领军人才赵红卫、袁平、原有进……2017年,魏宝文院士获甘肃省科技功臣奖。这是对魏宝文院士六十年如一日,心无旁骛潜心科研的至高赞扬。六十载恪物明理,一甲子尽智报国。从风华正茂到年已耄耋,从普通科研人员到中国科学院院士……改变的是年华、是经历,不变的是对科研的不懈追求,是报效国家的那颗初心。

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