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大国重器背后的筑梦者——记2019中國科學院年度先锋人物陈和生

2020-05-19 中國科學报 倪思洁
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陳和生爲到訪者介紹散裂中子源靶體插件。中科院高能所東莞分部供圖

  从1978年至今,陈和生与中國科學院的交集长达40多年。

  前20年,他做了兩件事:公派出國,在國際高能物理最前沿的舞台上鍛煉成長;整裝回國,在中國人自己的高能所裏發展自己的高能物理。

  後20多年,他主持了兩個大國重器的建設:我國第一個大科學裝置——北京正負電子對撞機的重大改造工程、多學科交叉前沿的大型研究平台——中國散裂中子源。

  今年年初,中科院將“2019年度先鋒人物獎”授予陳和生,並贊譽他爲“大國重器背後的築夢者”。

  走向高能物理前沿

  如果說,機遇偏愛那些有准備的人,那麽,陳和生早先的人生軌迹便是對這句話最好的诠釋。

  1946年8月,陳和生出生于湖北省武漢市的一個中醫家庭。中學時期,一本愛因斯坦的《物理學的進化》點燃了他對物理學的興趣,從此便再也沒有熄滅過。

  1964年,陳和生作爲湖北省高考物理狀元考入北京大學技術物理系原子核物理專業。此後,“文化大革命”中斷了陳和生的學業,但是他一直堅持學習。1970年畢業後,陳和生被分配到河南信陽的解放軍農場勞動,兩年後再分配到湖北的沙市三中做教員。雖然遠離了專業,但陳和生依然沒有放棄學習。他堅信,國家發展最終是需要依靠科學技術的。

  這樣的堅持,讓陳和生在1978年順利考取了中科院高能物理研究所(以下簡稱高能所)的研究生。此時,諾貝爾獎獲得者丁肇中應鄧小平的邀請,爲中國培養高能物理研究人才。陳和生憑借著紮實的專業功底,通過層層選拔成爲德國漢堡丁肇中實驗組的研究人員。之後,陳和生又在丁肇中的安排下進入美國麻省理工學院攻讀博士學位。

  在丁肇中實驗組和麻省理工學院,陳和生直接參與到國際最前沿的研究工作中,養成了嚴謹務實的科學作風。

  1984年底,中科院启动博士后试点工作。已在麻省理工学院做了半年博士后研究的陈和生,毫不犹豫地回到了高能所,成为我国第一位博士后。“中國科學技术归根结底还是要靠中国人在自己的土地上发展。”陈和生说。

  BEPCII:“兩軍相逢,勇者勝”

  20世紀中期以來,科學發現與技術創新越來越依靠功能強大的大科學裝置。

  1984年,陳和生回國那年,正值我國第一台大科學裝置——北京正負電子對撞機(BEPC)奠基之時。盡管當時陳和生並未直接參與到BEPC的建設中,但他與BEPC從此結緣。

  BEPC運行期間,陳和生一直密切關注國際高能物理前沿的發展。他意識到,已經運行了10年的BEPC面臨著激烈的國際競爭,BEPC必須盡快制定和實施發展戰略。然而,有關BEPC未來發展戰略的討論出現了巨大分歧,高能所一度陷入困境。1998年,陳和生被任命爲高能所所長,制定BEPC未來發展戰略成了他上任後首先要推動的事。

  2000年,陳和生主持制定的“中國高能物理和先進加速器發展目標”,得到了國家科技領導小組的原則同意,其中包括對BEPC的重大改造。

  得知這一消息後,美國康奈爾大學對撞機(CESR)團隊宣稱,將采用“短平快”的方法對CESR進行改造,預計能比改造後的BEPCII早兩年達到同樣的性能指標。

  這無異于一次“宣戰”。美國本就占據著當時國際高能物理領域的前沿陣地,加之CESR的負責人曾經在高能所做過三年高級顧問,對當時高能所的設備、人才、經費等情況了如指掌,不少高能所的人因此對BEPC的發展失去了信心。

  “兩軍相逢,勇者勝!”困頓之時,陳和生這樣鼓舞高能所的士氣。他和國際上的專家反複討論後發現,康奈爾大學的方案不一定能實現,而中國的設計方案只要努力就一定能做成。于是,陳和生帶領團隊迎難而上,對BEPC改造方案做出重大調整,采用國際先進的雙環方案,使BEPC的性能提高100倍,以便在國際競爭中獲得主動權。

  2004年,BEPCII開工建設,一場激烈的國際競賽由此展開。到2008年,BEPC重大改造工程完成。此時,康奈爾大學的對撞機只達到了其設計指標的四分之一,並停止運行。BEPCII保持和發展了中國在粲物理研究領域的國際領先地位。

  如今,BEPCII既是一台在粲能區國際領先的高能物理實驗裝置,又是一台高性能的同步輻射裝置,有望在未來8到10年裏取得更多物理成果。

  CSNS:“爲了國家的強大去奮鬥”

  1999年夏,陳和生在編寫“中國高能物理和先進加速器發展目標”初稿時,首次提出了建設散裂中子源的建議。

  散裂中子源是多学科交叉前沿研究的大型平台,对满足国家战略诸多需求、攻克产业关键核心技术、探索世界科学前沿具有重大意义。当时,因为其造价高、技术复杂,世界上只有英国、美国、日本三个国家拥有散裂中子源。中國科學界认识到散裂中子源的重大意义,并积极谋划。

  1999年9月,高能所與原子能科學院向科技部提交建設中國散裂中子源(CSNS)的建議。2000年8月,兩家單位又正式提出國家重大科學工程“多用途中子科學裝置脈沖強中子源”項目建議書。

  在中科院的支持下,預制研究開始。2006年5月,爲了貫徹中科院優化大科學裝置布局的戰略部署,CSNS選址廣東省東莞市大朗鎮,距離高能所北京本部2000多公裏,從此,陳和生開啓了兩地奔波的生涯。

  2011年10月,總投資23億元的CSNS裝置奠基,65歲的陳和生卸任高能所所長一職,全身心投入到散裂中子源的工程建設中。

  建設過程中,面對土建延誤了一年半的挑戰,爲了保證向國家承諾的竣工時間“後牆不倒”,陳和生及其團隊決定,讓通用設備的安裝與土建同時進行,並將本來在土建竣工後直接在隧道安裝調試的設備預先在地面大廳安裝調試和老練,等土建竣工後再安裝到隧道。

  2014年夏天,連日的酷暑和高負荷的工作,讓曾做過多次心髒手術的陳和生持續感到身體不適,但他一直撐到工作完結才回到北京做手術。令他欣慰的是,加倍努力之下,延誤的工期被搶了回來。2018年3月,CSNS按計劃通過工藝驗收鑒定,8月通過國家驗收。由此,我國成爲世界上第四個擁有散裂中子源的國家。

  “爲了國家的強大去奮鬥,特別是能夠做出一些自己的貢獻,這是最幸福的事情。”陳和生說。

  时至今日,这位大国重器背后的筑梦者已年过古稀,但仍在为我国大科学装置操着心:“我国的大科学装置这些年来取得了跨越式发展,但是在相关领域的核心技术和科研産出方面与国际上的大科学装置相比,还有比较大的差距。我们在继续建设新的大科学装置的同时,应当加大对现有装置的支持,建设实验终端,提高综合性能,加大对科學研究工作的投入。”

  作爲我國2035年大科學裝置發展路線圖規劃的參與者,陳和生仍在嚴謹務實地爲我國大科學裝置的發展布局出謀劃策。一幅大國重器的壯美畫卷正在他的身後徐徐展開。

  (原载于《中國科學报》 2020-05-19 第1版 要闻)
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