作者:黄晓慧 来源:人民日报 发布时间:2022/10/28 9:11:02
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中科院上海光机所研究员王文涛——
瞄准前沿 逐梦追“光”

 

核心阅读

十几年来,中国科学院上海光学精密机械研究所80后研究员王文涛孜孜追“光”。他和团队成功研制出稳定的台式化激光电子加速器,捕获到自由电子激光。借助这些“光”,科研人员能够看清微观世界,这项技术也将在更多研究领域发挥作用。

2004年,美法英等国科学家在实验中取得激光尾波场电子加速的重大突破,成果被冠以“梦之束”的名号,登上《自然》封面。此后,利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光,特别是X射线波段的自由电子激光,便成为该领域科学家共同追求的前沿。

2021年,中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称科院上海光机所)80后研究员王文涛和平均年龄不到35岁的团队,一起将“梦之束”变成“现实之光”,在国际上率先完成台式化自由电子激光原理的实验验证,相关研究成果登上了《自然》封面,并被评价为“自2004年‘梦之束’以来又一里程碑式的成果”,让我国成为小型化自由电子激光研制国际竞争中的领跑者。

从30岁到42岁,王文涛一直专注于一件事,让梦想照进现实。今年,他被评为上海“最美科技工作者”。

追逐“梦之束”,实现从实验到仪器的转变

自从王文涛和团队成功研制出稳定的台式化激光电子加速器,实现了科学原理从实验到仪器最关键的转变,发论文、申获发明专利,“科院青促会优秀会员”“中国光学十大进展”“科院年度创新人物”等各类荣誉纷至沓来。

长年“窝”在实验室的王文涛和此前默默无闻的团队开始走向公众,面对媒体。他总是略显局促和腼腆:“我的求学经历没什么特别的,还是讲讲‘梦之束’吧。你们看过尾波冲浪运动吗?”

艇船飞速前进,在船尾掀起一波一波的浪,运动员跟在船尾踏上浪,速度也被带起来。强激光在气体中也能激发波浪,我们称之为尾波,电子束就像运动员,可以被尾波捕获,随着激光往前跑,在非常短的距离内“跑”到接近光速。电子束变速跑中能“甩”出又快又亮的光,科研人员借这些光看清肉眼看不到的微观世界。这就是激光尾波加速技术,能将体积庞大的电子加速器,从公里量级缩短到厘米量级……

为了让大家听懂科学前沿知识,王文涛在演讲中插播了一段运动员尾波冲浪的视频,试图生动形象地解释令他着迷的光的世界。

曾经,王文涛觉得“梦之束”遥不可及。2003年,他从中山大学毕业后被保送到科院上海光机所硕博连读。整个博士期间,他都在研究激光和稠密等离子体作用,“这是激光跟固体作用,而‘梦之束’是激光跟气体作用,两个方向差别比较大”。

2011年起,上海光机所强场激光物理国家重点实验室布局激光尾场加速研究,并申请了国家重大仪器项目,加入国际科研前沿较量,留所工作的王文涛被选为研制团队骨干、实验带头人。然而,追逐“梦之束”道阻且长,国际上诸多先进实验室潜心多年都没有太大收获,行内人都知道这个领域出成果难、发论文难,有人劝王文涛再想想。

但王文涛欣然扛下重担,“团队需要一个熟悉各项仪器设备的人,我就是那块砖,哪有需要往哪搬。”这意味着,王文涛要从一个熟悉的科研领域转到一个全然陌生且高难度的领域,重新开始。

挑战前沿,屡次遭遇挫折推倒重来

项目初始,团队制定了一套经过严谨推算和充分论证的方案。团队中的大部分成员又拥有强激光装置和强场物理的研究经验,因此颇有信心。

然而,在理论上完全可行的方案,到了实验中却测不到最终的光信号,装置迟迟不能出光。“我们尝试了3年,每一套参数试验失败,我们都要推倒重来,重新调试设备再试,做了很多努力,但就是走不通、技术上实现不了。”王文涛说。

2017年,项目几乎停滞不前。那段时间,王文涛满脑子都是实验的事。在项目5年的结题期限临近之时,完全看不到“出路”,更拿不出像样的论文,一向乐观豁达的王文涛陷入沮丧和迷茫,他向项目负责人李儒新院士表达了想放弃的念头。

“我们在挑战世界前沿,向世界证明这个方案不可行,也是一种成功。”关键时刻,李儒新的话点醒了王文涛,另一个重要激励是,李儒新决定暂停实验,花费大半年时间全面升级实验室。

虽然3年的探索没有达到预期,但也并非一无所获。已有的尝试既提升了装置的稳定性,也优化了技术路线。2018年,实验室升级完毕。团队开始调整方向,尝试第五种方案。

耐得住寂寞,一心一意做科研

2019年1月11日凌晨,连续奋战10多个小时的团队成员打算回去休息,王文涛却有些不甘心,各项参数指标均优于以往的任何一次实验,感觉离“梦之束”很近了。

“要不再坚持半小时,如果还没有结果,咱们就撤。”在他的提议下,团队又再试了一遍。正是在这“多坚持”的半小时里,王文涛和团队终于看到了望眼欲穿的“梦之光”。

在实验室激光器运维人员杨晓骏眼中,王文涛中气十足的大嗓门和爽朗的笑声,像温暖的阳光,照进这个有机器噪声、经常黑漆漆的实验室里。

日光灯会影响实验中的激光捕捉,他们时不时要关灯,在黑暗中观测。激光产生过程中会有辐射,为了防辐射,他们曾拉来两个集装箱,后来嫌麻烦,索性用四面铅砖在一个角落里围出一间小黑屋,躲进里面观测装置出光。

追“光”的他们其实很少照到阳光。有人受不了选择离开,王文涛、杨晓骏、冯珂是这场科研耐力跑中选择继续前行的人。冯珂曾在博士毕业后到企业工作几个月,后来又放弃高薪回到实验室。“在这里可以一心一意只做科研。”冯珂说。

王文涛常言,在坐冷板凳时,眼里要有“光”,这光来自团队负责人的坚持,让大家坚信冷板凳可以坐热;来自团队伙伴的相互鼓励支持;来自自己的内心,经得住诱惑、耐得住寂寞。

 
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