粒子加速器是许多科研项目中需要用到的大型科研装备,为了实现更多研究,科学家们对于粒子加速器的探索也一直在不断深化。清华大学在这一领域取得了新的科研进展,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组于2月25日与德国的研究团队共同在《自然》杂志上发表论文,论文中论述了一种名为“稳态微聚束”(SSMB)的新型粒子加速器光源的原理验证实验的数据。这项重要的研究有望为“光子”科学研究提供新的机遇,并助力EUV(极紫外)光刻机的自主研发和制造。

而提到我国的加速器装置,就不得不提到谢家麟院士。

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谢家麟 1920年8月8日出生于哈尔滨,祖籍河北省武清县康裕庄。中国科学院院士,加速器物理及技术专家。1943年毕业于燕京大学物理系,1951年在斯坦福大学获博士学位。1955年回国,先后在中国科学院原子能研究所和高能物理所工作。曾任高能所副所长、“八七工程”加速器总设计师、北京正负电子对撞机工程经理等职。荣获2011年度国家最高科学技术奖。

世界上第一台医用电子直线加速器、中国第一台电子直线加速器、中国第一台高能加速器——北京正负电子对撞机、亚洲第一个实现饱和振荡的北京自由电子激光装置和世界上第一台束调管同时作为微波源和电子源的高效加速器。其中,有两项是世界级的创新,有三项填补了国内以及亚洲的空白。这是半个多世纪的奉献。1955年,谢老与钱学森、李正武等大师同期回国,便开始在这条路上摸索,攀登。高龄之年,谢老仍舍不下科研,坚持每周一去一趟中科院。

加速器是基础研究的大科学装置,其研制理论与实验有明确分工,谢家麟却始终要求自己“手脑并用”,认为书本知识加上实际经验才是创新的基础。“我从大学到留学,都是学习物理的,但一生所作所为又大都是技术性很强的工作。”谢家麟很早就有自己动手的爱好和习惯,养成了“说”与“做”统一的倾向。

1951年9月,留学美国4年的谢家麟搭上克里夫兰总统号游船驶离旧金山,踏上日夜盼望的归国之旅,船到檀香山却遭遇意外之事。

1950年,与美国斯坦福大学同事在1GeV电子直线加速器控制台前(前右一)

(图片来源于中国科学院高能物理所)

“根据美国1918年的一项立法,美国政府有权禁止交战国学习科技专业的学生离境,违者将受惩办。”在美国方面的阻拦下,谢家麟只得无奈返回美国。度过一年窘困的生活,谢家麟才得以重回斯坦福大学微波与高能物理实验室担任助教。不久之后,芝加哥麦卡瑞斯医学中心的肿瘤专家乌卢曼教授来到实验室,提出要求请斯坦福大学帮他研制一台能产生高能电子束用来治疗肿瘤的加速器。

“虽然使用电子束治癌的优越性在道理上是很明显的,但实现起来却远非易事。实验室领导希望我能前往负责此项工作。”考虑到这是独当一面、锻炼自己的绝好机会,谢家麟毫不迟疑地同意了。

越过无数的障碍,世界上第一台使用高能电子束治癌的加速器于1955年在谢家麟的手中诞生。这项创新引起了芝加哥舆论界的广泛关注,当地日报曾大幅报道。不就之后,谢家麟接到了美国移民局的来信,要求他在做永久居民和限期离境之间作出选择。“我留学期间学到了一点点本领,留在美国工作只是‘锦上添花’,而回到祖国则是‘雪中送炭’。希望自己能对生育我的祖国作出些贡献,乃是我们这一代留学生的普遍心声。”谢家麟毫不迟疑地再次踏上归国之路。

“做什么样的电子直线加速器?”回国后,谢家麟面前有两种选择:一是做一台使用磁控管的低能加速器,简单易行但无法向高能发展,能量只限于几兆电子伏;另一种选择,就是建造一台可向高能发展的电子直线加速器,它的能量在理论上没有实际限制,可为以后发展高能物理实验研究奠定基础。

两种加速器,不但能量上有较大差别,其未来意义更是大不相同。考虑到自己在美国期间已有主持建造世界上能量最高的医用加速器的全面经验,谢家麟认为困难是可以克服的,因而选择了后一条技术路线。

1980年,“八七”工程下马之际,我国高能事业面临一个关键性选择,是改走电子的道路,还是继续走质子的道路,莫衷一是。最终,谢老以深入细致的分析说服了持不同意见的同事,确定了北京正负电子对撞机(BEPC)的方案。

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2012年2月,谢家麟院士在北京正负电子对撞机速调管长廊(图片来源于中国科学院高能物理所,刘捷摄影)

当时的形势,用同事叶铭汉院士的话说,“我们好比站在铁路月台上,要想跳上一辆飞驰而来的特快列车。如果跳上了就飞驰向前,如果没有抓住,就会摔下来粉身碎骨。”谢老喜欢这样的挑战。

谢老的脾气好,但面对科学,他的不客气也是出了名。

1981年,谢老和朱洪元赴美国考察时,给当时在美访学的中国科技大学研究员刘祖平留下了深刻的印象。一次,谢老和部分在美访问学者开交流会,因为都是中国人,会议便采用中文作为交流语言。期间,谢老说,美国人开一个小时会可以讲很多事,国内人讲话却喜欢穿靴戴帽,绕了很久还没说到正点。谢老便调侃起来:“是不是语言的问题?不如以后开会定个规矩,凡是讨论工程进展的学术会议,都用英文来说,这样有效率一些。”

谢老的兴趣很多。现在他读小说,听音乐,浏览诗词,连好的电视剧也不放过。“人应该有广泛的兴趣,世界上有那么多美好的东西,你一点不知道是很遗憾的。”谢老说。

◎来源 | 综合中国科学报、中国青年报