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科技之光洞照纖毫

  • 發佈時間:2015-06-07 05:45:35  來源:經濟日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  戴著一副厚如瓶底的近視眼鏡,笑起來右頰會出現一隻深深酒窩,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多年始終如一地鑽研,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,可是你能想像得到X光攝像可以清晰拍攝出一隻小蝗蟲的內臟因呼吸而起伏的種種細節嗎?上海光源可以做到。

  “普通X光機解析度不好,上海光源強度非常高,可以在很短暫時間內拍出很清晰的照片,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。”冷用斌説,上海光源相當於一個巨型X光機和超級顯微鏡,可以同時引出很多端口,供數十個用戶同時使用。

  接受採訪時,冷用斌一直強調,上海光源是大團隊協作的産物。“我們整個大團隊分成兩部分,加速器團隊負責建加速器、提供高品質電子束流、産生光,實驗線站團隊負責把光盡可能沒損失地送到研究終端。”冷用斌屬於加速器團隊,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。“我所在的部門叫束流測量和控制,我主要做束流測量系統,它在加速器裏的作用相當於人的五官。我們的任務是,盡可能讓加速器耳聰目明。”

  採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研究與高新技術研發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運蛋白GLUT1的晶體結構,該成果讓人類有望“餓死癌細胞”,被國際學術界譽為“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現了新型鐵基超導體在高壓下重新出現超導的新現象……

  對中國科學家來説,自主研製設備超過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鍵環節。在這個關鍵環節裏成長起來的冷用斌是幸福的。1999年博士畢業,冷用斌到中科院上海原子核研究所做博士後,就是參加的上海光源預研;2001年博士後出站,上海光源還沒立項,冷用斌見縫插針學習國外經驗,進入美國布魯克海文國家實驗室(BNL)繼續做博士後研究,並參與美國散裂中子源工程的研製。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驗,上海光源也立項了,一直跟國內團隊保持聯繫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。”回憶起上海光源的建設歷程,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。”

  創紀錄的上海光源被英國《自然》雜誌專門撰文報道,認為它的建成“標誌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

  “做出來後,就有信心了。”冷用斌説,“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。”

  上海光源驗收合格後,各項指標優異,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,冷用斌率領束流測量研究組,做出了兩項重要創新,讓上海光源更加“耳聰目明”。

  第一項是全資訊束流診斷技術,這是國際上從未出現過的新概念。上海光源中有100多個用於測量電子束流資訊的探頭,傳統束流診斷方法中,各類探頭獨立測量,而全資訊束流診斷則將它們看做一個整體進行擬合,大幅度提高了資訊的精準度和可靠性。如果將傳統診斷技術比作在固定地點拍攝高清晰度靜態照片,全資訊診斷技術就相當於多機位同步拍攝,併合成包含所有資訊的立體照片。

  “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裏跑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;全資訊技術則是把所有測量點聯繫起來進行分析,可以從A點身高推測出B點體重。”冷用斌説,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。曾有過加速器物理學科背景的他,經過幾年努力,克服種種困難,終於把這種新技術成功應用於電子束流測量。

  另一項是逐束團束流診斷技術,這是一項與國際同步的新研究。

  在上海光源的加速器裏,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。“逐束團相當於跑的不是一個人,是一群人。常規光源拍攝速度是微秒量級,相當於用慢速相機,看到的是光帶。我們要研製高速錄影機,要分辨每一個束團的行為,就要提高到納秒量級。”此項技術可精確定量研究束流運作過程中的瞬態行為,便於全面了解加速器及電子束流的特性,進而不斷優化其性能。在相關硬體不如人的條件下,冷用斌團隊通過優化演算法、優化實驗方法,彌補了硬體的不足,讓這一技術達到國際領先水準。

  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,談起自己的成長經歷,他不無遺憾地説,“我本來想當謝爾頓,結果卻成了被他鄙視的萊納德。”

  對於1972年出生於昆明的冷用斌來説,無論是小時候對理論物理科學家的嚮往,還是長大後在實驗物理領域的鑽研,其實都出於同一個原因——對未知世界的好奇。

  “科大物理系分專業是在大三,那時我發現現代物理已經是大工程,成百上千的人協作才能往前推動一步,於是就選了偏工科的核電子學專業,後來又繼續讀博。”冷用斌説,在讀博期間,他曾經考慮畢業後去公司工作,並與華為簽過協議。“但到畢業前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麼樣子。”反覆考慮後,冷用斌決定將科研作為終身職業。

  參加上海光源團隊,讓冷用斌真正意識到大團隊的作用。“親眼看到一個大科學裝置成功後,帶動各專業的研究進步,這讓我感到很有樂趣。”冷用斌説,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,才會持續不斷地做到最好。”

  冷用斌的團隊裏有很多學生,進出很頻繁。他會注意挑選其中對科研有濃厚興趣的學生,為他們做長期規劃。“看你是把這個是當事業還是職業。當職業無所謂,合格就行。當事業就要做到最好。我很高興我的團隊成員基本上都選擇做事業,他們思維很活躍,工作很投入。”

  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展前景。在美國工作時,冷用斌曾和實驗室裏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,都認為國內的舞臺更大,可發揮空間更多。冷用斌是4個人中第一個回國的,後來又有2人陸續回來,“剩下那個還留在國外的朋友,現在也同我們保持聯繫,表示有機會就要回來。”

  冷用斌認為,現在正是科技工作者大展身手的好時機,“科研上,我們要從跟跑到領跑,我相信,中國在未來有做領跑的潛力。”

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