科技之光洞照纖毫
- 發(fā)布時間:2015-06-07 05:45:35 來源:經(jīng)濟日報 責任編輯:羅伯特
戴著一副厚如瓶底的近視眼鏡,笑起來右頰會出現(xiàn)一只深深酒窩,冷用斌的形象書生氣十足,還帶了幾分靦腆。作為上海光源束流測量控制部主任,10多年始終如一地鉆研,使他成為這支“武藝高強”的科研團隊中的佼佼者。他們所建造的大科學裝置“上海光源”,是鼎鼎有名的科研“神器”,也成為我國科技工作者洞照纖毫的利眼。
“耳聰目明”助力科研
很多人都拍過X光照片,可是你能想象得到X光攝像可以清晰拍攝出一只小蝗蟲的內(nèi)臟因呼吸而起伏的種種細節(jié)嗎?上海光源可以做到。
“普通X光機分辨率不好,上海光源強度非常高,可以在很短暫時間內(nèi)拍出很清晰的照片,無需長時間曝光,所以,可以直接對蝗蟲這類小動物進行活體觀測?!崩溆帽笳f,上海光源相當于一個巨型X光機和超級顯微鏡,可以同時引出很多端口,供數(shù)十個用戶同時使用。
接受采訪時,冷用斌一直強調(diào),上海光源是大團隊協(xié)作的產(chǎn)物。“我們整個大團隊分成兩部分,加速器團隊負責建加速器、提供高品質(zhì)電子束流、產(chǎn)生光,實驗線站團隊負責把光盡可能沒損失地送到研究終端?!崩溆帽髮儆诩铀倨鲌F隊,加速器團隊又分很多研究組,負責真空、機械、磁鐵、微波、電源等系統(tǒng)?!拔宜诘牟块T叫束流測量和控制,我主要做束流測量系統(tǒng),它在加速器里的作用相當于人的五官。我們的任務是,盡可能讓加速器耳聰目明?!?/p>
采用同步輻射光源的上海光源,已成為支撐我國眾多學科前沿基礎(chǔ)研究與高新技術(shù)研發(fā)不可或缺的實驗手段。清華大學顏寧教授研究組,用它在世界上首次解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu),該成果讓人類有望“餓死癌細胞”,被國際學術(shù)界譽為“具有里程碑意義”的重大科學成就;
中科院物理所趙忠賢研究組用它發(fā)現(xiàn)了新型鐵基超導體在高壓下重新出現(xiàn)超導的新現(xiàn)象……
對中國科學家來說,自主研制設備超過70%的上海光源是一個科研“神器”,因為它是目前世界上最好的同步輻射光源之一,這讓以前需要出國才能做的實驗,在國內(nèi)就可以順利完成。
讓上海光源“耳聰目明”是提升光源性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)里成長起來的冷用斌是幸福的。1999年博士畢業(yè),冷用斌到中科院上海原子核研究所做博士后,就是參加的上海光源預研;2001年博士后出站,上海光源還沒立項,冷用斌見縫插針學習國外經(jīng)驗,進入美國布魯克海文國家實驗室(BNL)繼續(xù)做博士后研究,并參與美國散裂中子源工程的研制。2004年,3年項目做完,冷用斌有了寶貴的大型光源工程研究經(jīng)驗,上海光源也立項了,一直跟國內(nèi)團隊保持聯(lián)系的他毫不猶豫地回國,從頭參與上海光源的啟動建設工作。
“我運氣蠻好,一直都踩到點上,沒有浪費時間?!被貞浧鹕虾9庠吹慕ㄔO歷程,冷用斌不以為苦,反而充滿幸福感。“光源建設過程中壓力很大,因為不知道能不能做出來。從動工到出光僅用3年,與世界其他同類光源比,我們的速度是世界第一。”
創(chuàng)紀錄的上海光源被英國《自然》雜志專門撰文報道,認為它的建成“標志著中國加入了世界級的同步輻射俱樂部”。
年年升級成就第一梯隊
“做出來后,就有信心了。”冷用斌說,“我們第一階段是學習國外的實驗方法,第二階段是用一些他們沒做過的實驗方法,給上海光源升級?!?/p>
上海光源驗收合格后,各項指標優(yōu)異,我國同步輻射光源步入世界第一梯隊。然而,光源的建設者們卻沒有停住前進的腳步,他們秉承著不進則退的危機感,不斷創(chuàng)新升級。
“我們要不斷升級,才能保持在世界第一梯隊。”在年復一年的升級中,冷用斌率領(lǐng)束流測量研究組,做出了兩項重要創(chuàng)新,讓上海光源更加“耳聰目明”。
第一項是全信息束流診斷技術(shù),這是國際上從未出現(xiàn)過的新概念。上海光源中有100多個用于測量電子束流信息的探頭,傳統(tǒng)束流診斷方法中,各類探頭獨立測量,而全信息束流診斷則將它們看做一個整體進行擬合,大幅度提高了信息的精準度和可靠性。如果將傳統(tǒng)診斷技術(shù)比作在固定地點拍攝高清晰度靜態(tài)照片,全信息診斷技術(shù)就相當于多機位同步拍攝,并合成包含所有信息的立體照片。
“把電子束流看做一個人,就要給他做體檢,但他速度非常快,以光速在跑,每秒鐘在上海光源的儲存環(huán)里跑100萬圈,而且他一邊跑一邊還會變。我們要在每個點上看到他的身高、體重、衣物,傳統(tǒng)方法是在跑道的點上加一個探頭,只量一項,A點量身高,B點量體重;全信息技術(shù)則是把所有測量點聯(lián)系起來進行分析,可以從A點身高推測出B點體重。”冷用斌說,從事純加速器物理研究的人做過類似工作,但束流測量用這種辦法則是世界首創(chuàng)。曾有過加速器物理學科背景的他,經(jīng)過幾年努力,克服種種困難,終于把這種新技術(shù)成功應用于電子束流測量。
另一項是逐束團束流診斷技術(shù),這是一項與國際同步的新研究。
在上海光源的加速器里,跑動的不是一個個電子,而是一團團電子,“電子束流”便因此得名。“逐束團相當于跑的不是一個人,是一群人。常規(guī)光源拍攝速度是微秒量級,相當于用慢速相機,看到的是光帶。我們要研制高速攝像機,要分辨每一個束團的行為,就要提高到納秒量級?!贝隧椉夹g(shù)可精確定量研究束流運行過程中的瞬態(tài)行為,便于全面了解加速器及電子束流的特性,進而不斷優(yōu)化其性能。在相關(guān)硬件不如人的條件下,冷用斌團隊通過優(yōu)化算法、優(yōu)化實驗方法,彌補了硬件的不足,讓這一技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。
對未知世界保持好奇
講述4個科技宅男故事的美劇《生活大爆炸》,是很多人的大愛。謝爾頓是劇中的理論物理學家,萊納德則是實驗物理學家。冷用斌也是這個電視劇的粉絲,談起自己的成長經(jīng)歷,他不無遺憾地說,“我本來想當謝爾頓,結(jié)果卻成了被他鄙視的萊納德?!?/p>
對于1972年出生于昆明的冷用斌來說,無論是小時候?qū)碚撐锢砜茖W家的向往,還是長大后在實驗物理領(lǐng)域的鉆研,其實都出于同一個原因——對未知世界的好奇。
“科大物理系分專業(yè)是在大三,那時我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代物理已經(jīng)是大工程,成百上千的人協(xié)作才能往前推動一步,于是就選了偏工科的核電子學專業(yè),后來又繼續(xù)讀博。”冷用斌說,在讀博期間,他曾經(jīng)考慮畢業(yè)后去公司工作,并與華為簽過協(xié)議?!暗疆厴I(yè)前3個月,我覺得我對這個世界的好奇心還沒有泯滅,還是希望參與了解這個世界到底是什么樣子?!狈磸涂紤]后,冷用斌決定將科研作為終身職業(yè)。
參加上海光源團隊,讓冷用斌真正意識到大團隊的作用?!坝H眼看到一個大科學裝置成功后,帶動各專業(yè)的研究進步,這讓我感到很有樂趣?!崩溆帽笳f,要想在科研的道路上走得更遠,最重要的是“對未知世界保持好奇心”,“覺得好玩,才會持續(xù)不斷地做到最好?!?/p>
冷用斌的團隊里有很多學生,進出很頻繁。他會注意挑選其中對科研有濃厚興趣的學生,為他們做長期規(guī)劃?!翱茨闶前堰@個是當事業(yè)還是職業(yè)。當職業(yè)無所謂,合格就行。當事業(yè)就要做到最好。我很高興我的團隊成員基本上都選擇做事業(yè),他們思維很活躍,工作很投入?!?/p>
參與鍛造中國科研神兵利器的冷用斌,也看好中國的科研發(fā)展前景。在美國工作時,冷用斌曾和實驗室里3位來自中國的同事合影。當時合影的4個人談到是否回國,都認為國內(nèi)的舞臺更大,可發(fā)揮空間更多。冷用斌是4個人中第一個回國的,后來又有2人陸續(xù)回來,“剩下那個還留在國外的朋友,現(xiàn)在也同我們保持聯(lián)系,表示有機會就要回來?!?/p>
冷用斌認為,現(xiàn)在正是科技工作者大展身手的好時機,“科研上,我們要從跟跑到領(lǐng)跑,我相信,中國在未來有做領(lǐng)跑的潛力?!?/p>
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