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探索恒星，我們永不止步
“恒星如何演化？構成物質世界的元素從何而來？”核物理界對這些根本問題的認識又向前邁進了一步。
近日，中國原子能科學研究院核基礎和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊成員郭冰、諶陽平聯(lián)合國內外6家科研院所的同行，獲得了高精度的16O基態(tài)漸近歸一化系數(shù)，得到了12C(α, γ)16O高精度數(shù)據(jù)，澄清了國際數(shù)據(jù)間240倍的分歧，這將加深人類對恒星演化的理解。這一研究成果發(fā)表在國際物理學頂級期刊 Physical Review Letters （《物理評論快報》）上。
據(jù)原子能院副院長、核基礎和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊帶頭人之一柳衛(wèi)平介紹，這只是該團隊取得的眾多關鍵成果之一。自1990年創(chuàng)新團隊成立以來，團隊傳承和發(fā)揚朱光亞、錢三強、王淦昌、于敏等老一輩科學家以身許國、敢為人先、嚴謹求實的科學精神，團結協(xié)作，集智攻關，不僅開創(chuàng)了我國核天體物理和核數(shù)據(jù)基礎學科，而且在放射性核束物理、新型實驗方法和技術、關鍵核數(shù)據(jù)測量、核能應用核數(shù)據(jù)評價建庫等方面取得了重要突破，形成了對核基礎研究、先進核能和國家安全有關鍵意義的應用及基礎數(shù)據(jù)庫，全面支撐了我國基礎創(chuàng)新、先進核能研發(fā)、國家安全需求。2019年，該團隊當選國防科技創(chuàng)新團隊。
01
核物理學家認為，12C(α, γ)16O反應速率直接影響恒星的演化進程，也是生命起源的種子，因此被視為核天體物理研究領域的“圣杯”，而對其精確測量被公認為是核天體物理最關鍵的科學問題之一。
同為核基礎和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊帶頭人之一的張煥喬院士說：“這次研究成果最重要的意義就是給出了間接方法ANC精確值，澄清了國際數(shù)據(jù)間240倍的分歧，同時給出12C(α, γ)16O反應精確的天體SE2(300)因子，是非常難能可貴的。”他指出“科學工作者的使命就是認識自然規(guī)律，揭示科學現(xiàn)象，提出理論闡釋，歸根結底就是要服務于國家、服務于社會、服務于人類。老一輩核科學家堅持國家利益至上，以滿足國家需求為先，給我們樹立了很好的榜樣。”
1955年1月15日，毛主席在中南海黨中央書記處擴大會議上確立了發(fā)展中國原子能事業(yè)的宏偉任務，錢三強、何澤慧等一批世界知名核科學家紛紛響應，積極開創(chuàng)我國核事業(yè)。
“老一輩核科學家的首要任務是開展‘兩彈一艇’的研制，這是保障國家任務，基礎研究就要主動讓路。但他們在完成任務當中，也十分關心基礎研究。”張煥喬回憶說。1956年，剛從北京大學核物理專業(yè)畢業(yè)的張煥喬也加入這份光榮的事業(yè)之中，只是工作方向不是核反應基礎研究，而是核數(shù)據(jù)測量。
其實那時，為了讓中國人民早日挺直腰桿子站起來，錢三強、何澤慧、于敏等老一輩核科學家也都投身到了核數(shù)據(jù)會戰(zhàn)之中，承擔了我國核數(shù)據(jù)研究急需任務。
對此，柳衛(wèi)平解釋到：“這是因為核數(shù)據(jù)作為核能發(fā)展的基礎數(shù)據(jù)，直接關系到核裝置和核工程等設計與制造。同時核基礎研究恰好是核數(shù)據(jù)的創(chuàng)新源泉。核基礎研究偏于理論與實驗，核數(shù)據(jù)關系應用，兩者看似涇渭分明，實則緊密相聯(lián)，相輔相成。核基礎研究產生新的數(shù)據(jù)是對核數(shù)據(jù)庫的完善和補充，而核數(shù)據(jù)計算模擬與推衍有助于核基礎研究開拓新的領域和空間?！?/span>
正是基于此，原子能院在中子物理實驗室、中國核數(shù)據(jù)中心和核基礎研究室基礎上聯(lián)合組建了核基礎與核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊，這樣就理論與應用形成完整的閉環(huán)，“頂天立地”推動核事業(yè)發(fā)展。其中“天”是指探索自然科學規(guī)律的基礎前沿研究，“地”則是立足于支撐核能發(fā)展的核數(shù)據(jù)應用研究。而通過開展探索自然科學規(guī)律基礎研究，發(fā)展出創(chuàng)新的研究方法，又可以運用核數(shù)據(jù)研究，不斷激發(fā)創(chuàng)新活力，推動核數(shù)據(jù)事業(yè)的發(fā)展。柳衛(wèi)平說，隨著核數(shù)據(jù)不斷豐富完善，對反應堆研發(fā)的經濟性和應用價值就更加凸顯。
02
“做基礎研究，只能爭第一，第二沒有意義?！睙o論是張煥喬還是柳衛(wèi)平都如是說。這就意味著核基礎和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊必須與世界核科學家同臺競技。然而，不可否認的是，即便是在當今中國科學技術已經突飛猛進，但實驗基礎和條件與核強國相比還有一段距離。
“做出一流成果，不一定要靠優(yōu)越的條件，而是靠先進的科學思想和堅韌不拔的毅力。”柳衛(wèi)平回憶起自己的導師黃勝年院士的話說：“改革開放初期國內出現(xiàn)了留學潮，大量科學工作者到國外尋求發(fā)展，但黃先生說在中國環(huán)境下，同樣可以做出一流的工作，秘訣就是‘大膽假設，小心求證’?！?/span>
也正是這八個字讓當時三十歲剛出頭的柳衛(wèi)平在國際核物理嶄露頭角，取得了令人矚目的成果，不僅開辟了我國實驗核天體物理研究領域，在國際上首次利用放射性核束逆幾何反應，測定高能太陽中微子產生7Be(p,γ)8B反應截面數(shù)據(jù)，成果入選1996年我國十大科技新聞，同年獲得求是杰出青年學者獎。殊不知，這項重大研究成果是因陋就簡，利用已經退役的我國第一臺回旋加速器的幾個部件建成的國內首個放射性次級束流線，將此裝置與串列加速器相聯(lián)進行的實驗研究產出的成果。
“做核基礎研究，就是要永遠不滿足現(xiàn)有的成績，要朝著更有挑戰(zhàn)性的新領域探索?！绷l(wèi)平與團隊成員交流時反復強調：“如果我們固步自封，留給我們的就是死路一條。”
從事核物理實驗研究已經37年的柳衛(wèi)平，面對亞洲核物理學會主席、串列核物理實驗室主任、抗輻射國家級應用中心主任等重要組織機構頭銜，以及香港求是基金杰出青年學者獎、全國勞動模范等榮譽，他將更多的心思落在“創(chuàng)新”二字上，在張煥喬院士等老一輩核科學家的指導下，帶領團隊緊盯核物理最前沿問題，不斷開辟新天地。
經過近三十年的發(fā)展，創(chuàng)新團隊基于國家大型科研平臺，依托北京串列加速器國家實驗室、核數(shù)據(jù)國家重點實驗室，在學科開創(chuàng)、科研能力建設與滿足國家需求、引領核基礎科學方面取得卓越成就：
一是開創(chuàng)我國核天體物理實驗和核數(shù)據(jù)基礎學科，取得了太陽中微子問題、原子核暈結構新形態(tài)和重元素核合成等一批放射性核束物理與核天體物理重大成果。
二是發(fā)展核數(shù)據(jù)研制體系，全面支撐了我國基礎創(chuàng)新、先進核能研發(fā)、國家安全需求；在國內首次建成不穩(wěn)定核束流線，填補我國該領域空白，“HI-13串列加速器上次級放射性核束的產生和應用”獲國家科技進步獎二等獎。
三是建成我國包含核數(shù)據(jù)測量、評價、建庫以及應用檢驗的一整套研究平臺，形成了自己的評價核數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包含我國核能應用、核技術、國防安全關心的主要核素，內容涉及中子核反應、光子核反應、裂變產額、核結構、核衰變以及活化數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)類型，相關數(shù)據(jù)已在多項大型核科研工程建設中發(fā)揮重要作用。
對于柳衛(wèi)平而言，他也選擇了新的研究方向——探索天體核過程極低概率事件的極限和原子核穩(wěn)定性的邊界：領銜的基金委重大項目將在錦屏2500米的地下建造天體核過程測量平臺，目前加速器、探測器已經完成研制和地面聯(lián)調，明年年底開始深地運轉，對于深地核物理的貢獻，未來可期；聚焦探索原子核穩(wěn)定性邊界，與北京大學聯(lián)合提出“北京在線同位素分離豐中子束流裝置”，這個面向未來的夢幻裝置，已列入我國核物理大科學裝置發(fā)展路線圖并入選國家重大科技基礎設施建設“十三五”規(guī)劃。
03
去年5月，世界45個國家與地區(qū)的500余名核物理學家云集北京，共同出席以主題為“核數(shù)據(jù)——人類的共同資產”的第十四屆國際核數(shù)據(jù)大會。讓業(yè)內人士稱奇的是，通常三年舉辦一次的國際核數(shù)據(jù)界最高水平盛會，雖然由經濟合作與發(fā)展組織核能署和國際原子能機構共同主辦，但承辦國均為經濟合作與發(fā)展組織核能署成員國，而中國并非成員國。那么，此次為什么會打破慣例在中國召開，由原子能院、中國核數(shù)據(jù)中心承辦呢？
核基礎和核數(shù)據(jù)創(chuàng)新團隊帶頭人之一、中國核數(shù)據(jù)中心主任葛智剛解釋到：“我國雖不是經合組織核能署的成員國，但近年來我國核能快速發(fā)展、核數(shù)據(jù)研究不斷創(chuàng)新。因此，我們也積極申請承辦第十四屆大會，最終在競選中脫穎而出，成功獲得了舉辦權?！倍救艘呀涍B續(xù)四屆擔任了該系列大會的國際執(zhí)委，并擔任了第十四屆大會的執(zhí)行主席。
可以說，中國核數(shù)據(jù)中心能夠承辦此次會議在一定程度上表明中國核數(shù)據(jù)工作得到了世界的認可。正如經濟合作與發(fā)展組織核能署總干事麥格伍德先生在這次大會主旨發(fā)言中強調：“中國為核數(shù)據(jù)國際化做出了重大貢獻。”國際原子能機構官員德萊克女士說：“中國的核數(shù)據(jù)工作涉及范圍很廣，也取得了很多成績，我對中國的評價核數(shù)據(jù)庫CENDL印象深刻?！倍?003年，剛履新中國核數(shù)據(jù)中心副主任的葛智剛對于我國核數(shù)據(jù)事業(yè)未來持續(xù)發(fā)展心生擔憂。他曾到中國氫彈之父于敏先生家中拜訪請教。于敏先生遵囑道：“核數(shù)據(jù)是核事業(yè)發(fā)展的基石，能夠為國防事業(yè)和國民經濟社會發(fā)展提供支撐，一定要重視核數(shù)據(jù)工作?！碧貏e是近年來，我國核物理學家錢紹鈞院士也時常到中國核數(shù)據(jù)中心指導核數(shù)據(jù)工作，并指出“核數(shù)據(jù)這面旗幟，只要國家需要，再難也要往前走?！崩弦惠吅丝茖W家的殷殷關切和諄諄教誨，讓葛智剛深刻認識到，這是一份崇高的事業(yè)，不能有絲毫怠慢。
而老一輩科學家在為了攻克“兩彈一艇”關鍵輕核關鍵截面數(shù)據(jù)相關任務過程中，通過連續(xù)三月奮戰(zhàn)，完成了通常需要2-3年才能完成的研究任務的精神，更深深地感染了葛智剛。同時也使他是深深地感到：要做好核數(shù)據(jù)研究，必須傳承、發(fā)揚老一輩核數(shù)據(jù)科學家的大力協(xié)同、共同攻關、銳意進取的工作作風，只有這樣才能使我國的核數(shù)據(jù)研究再接再厲、為我國國民經濟和國防建設再立新功，無愧于歷史賦予我們核數(shù)據(jù)人的使命。
“可以說，現(xiàn)在核物理正處于黎明前的黑暗，世界核物理學家不應再單槍匹馬作戰(zhàn)，而應是通過大力協(xié)作，集智攻關，使黎明的曙光更早出現(xiàn)。作為人類共同資產的核數(shù)據(jù)，更應將國內外核數(shù)據(jù)力量集中起來，共同推動核數(shù)據(jù)事業(yè)發(fā)展，更好地造福人類！”葛智剛說。
中國核數(shù)據(jù)中心立足原子能院、扎根中國、走向世界，加快對外合作交流。讓葛智剛深受感動的是，國內北京大學、清華大學、中國科學院、中國工程物理研究院等20多家高等院校和研究院所，都積極大力支持我國核數(shù)據(jù)研究工作，積極發(fā)揮各自設備與學科優(yōu)勢，齊心協(xié)力不斷推動我國核數(shù)據(jù)工作向前發(fā)展。
與此同時，作為我國核數(shù)據(jù)研究對外交流窗口的中國核數(shù)據(jù)中心積極爭取與推動核數(shù)據(jù)的國際交流，將以往每年2人次逐漸擴大重點把年輕人推往國際核數(shù)據(jù)舞臺，目前在國際舞臺上打開了非常好的局面，與國際原子能機構、經合組織核能署、國際理論物理中心等國際組織機構及美國、俄羅斯、日本、德國、荷蘭、法國、意大利和韓國等核數(shù)據(jù)研究機構建立良好合作關系，在日本、加拿大和德國等核物理國家實驗室開展實驗研究。眾人拾柴火焰高。在國內外廣泛支持下，中國核數(shù)據(jù)中心目前躋身國際上五大核數(shù)據(jù)中心之一，成為目前全球規(guī)模最大的核數(shù)據(jù)中心。
另外，在創(chuàng)新團隊帶頭人言傳身教下，在團隊創(chuàng)新文化引領下，學術交流頻繁，民主氣氛濃厚，國內外交流活躍，大量優(yōu)秀人才迅速成長，團隊中涌現(xiàn)出一批星光燦爛的青年才俊。其中林承鍵，作為中核集團科技帶頭人，是吳有訓獎獲得者，是國際影響力的核反應青年專家；李志宏作為原子能院學術帶頭人，長期開展核天體物理研究，著有《核天體物理》專著；郭冰則是胡濟民獎獲得者，在國際上測量了最精確的中子源反應的截面；諶陽平，今年剛剛30歲就發(fā)表了國際頂級的圣杯反應間接測量的成果。阮錫超，作為核數(shù)據(jù)測量學術帶頭人，測量了一批重要的中子核數(shù)據(jù)，并在大亞灣中微子實驗中的中子刻度中發(fā)揮了重要作用。
科學沒有終點，科學家的探索永不止步。張煥喬、柳衛(wèi)平、葛智剛作為創(chuàng)新團隊帶頭人，將繼續(xù)帶領團隊馳騁核海，探索核科學的奧秘，推動核事業(yè)不斷向前發(fā)展。
作者：盛安陵
責編：王宇翔
審校：段新瑞
