「我們一定能建成自己的回旋加速器」

　　2019年04月13日 07:25 新浪科技綜合

　　
　　來源：科學大院

　　60年前的那個初秋，23歲的魏寶文背著簡單的行囊踏上火車，一路向西。下了火車，經過蘭州大學、蘭州飯店，就來到了那個理想開始的地方——中國科學院近代物理研究所（以下簡稱近代物理所），而這一來就再也沒有離開過。從此，魏寶文的個人命運與國家發展緊緊地聯繫在一起。

　　60年間，魏寶文心無旁騖地致力於推動近代物理所事業在甘肅的發展，為我國重離子科學和加速器大科學裝置發展、人才隊伍培養、以及重離子科學與技術在甘肅的發展和應用做出了重大貢獻，使重離子加速器成為甘肅乃至中國近代物理研究的一張重要名片。

　　

　　魏寶文院士

　　為氫彈研製提供中國自己的核數據

　　1935年，魏寶文出生在河南禹州，他的小學和初中學生時代幾乎都在抗日戰爭和解放戰爭中度過。讀高中時新中國成立，才算有了穩定的學習環境，也就是從那時起，魏寶文開始對物理產生濃厚的興趣。

　　

　　魏寶文少年及青年時期

　　1953年，18歲的魏寶文考入北京大學物理系，1956年調到新成立不久的技術物理系，成為新中國培養的第二批核物理專業的學生。1957年魏寶文畢業后被分配到中國科學院物理研究所（后改名為原子能研究所），次年調入剛組建的中國科學院蘭州物理研究室（中國科學院近代物理研究所前身），他盼望著能在著名核物理學家楊澄中的指導下工作。但是，由於種種原因，他的願望落空了。   

　　然而，或許是「命運之神」的安排和照顧，1959年，由於物理學家金建中的引見，楊澄中收下了他這個「徒弟」，他成為最早跟隨楊澄中院士在近代物理所開展核物理研究的人員之一。就這樣，魏寶文和很多前輩一樣，懷揣著報效祖國的夢想，來到西部並紮根西部，投身於火熱的國家建設中。

　　魏寶文思維活躍，勤奮好學。60年代初，在楊澄中指導下，他完成了伽馬射線和快中子閃爍探測方法研究，在近代物理所早期核物理實驗中發揮了重要作用。  

　　當時，近代物理所正在籌建1.5米回旋加速器。到1962年底，這個「一五」大科學裝置的建成讓物理學界的科研人員為之振奮。作為第一批使用者，此後魏寶文和同事們都在用1.5米回旋加速器練兵。1963年，他完成了2—9百萬電子伏特單能中子源的研製。這項成果被用於快中子截面測量，為一項重要的國防科研任務提供了實驗條件。

　　隨後他又主持完成了9—12百萬電子伏特中子對鋰—6和鋰—7的非彈性碰撞截面測量。作為近代物理所核參數測量國防任務的一部分，這項任務的完成，澄清了世界各國數據的分歧，為氫彈的研製提供了屬於中國自己的核數據。

　　70年代，他還對核聚變反應堆材料進行了群截面計算，並在此基礎上用中子輸運理論的Sn法對聚變反應堆再生區的中分子分佈和核發熱進行了理論研究。這一領域在當時的中國尚處於早期階段。

　　他的成績和榮譽引人矚目，可是，他在耕耘中所付出的艱辛卻很少有人知曉。晚上在家學習，一個三斗桌，他和孩子各佔一頭。有時兩個孩子搶先佔了桌子，他就只好把五斗櫃利用起來。直到50歲的時候，他才有了一張屬於自己的寫字檯。

　　

　　楊澄中、魏寶文（右1）與外國專家討論

　　勢必研製出中國自己的重離子加速器

　　重離子加速器是用來加速比α粒子重的離子加速器，可將大量的重離子加速到很高的速度，高速的重離子形成重離子束。從上世紀60年代開始，隨著重離子加速器的發展，原子核物理開拓了一個蓬勃發展的新領域——重離子物理。在原子物理、材料科學、生命科學等其它學科，重離子束也顯示出日益重要的應用前景。

　　彼時，在經過幾番大討論后，中科院將近代物理所的科研方向確定為低能核物理，並以重離子核物理為主攻方向，同時積極開展核技術應用研究。

　　1975年，魏寶文跨入不惑之年，蘭州重離子加速器的研究工作這時候剛剛起步。新年伊始，楊澄中在與魏寶文的一次懇談中，希望魏寶文投身到重離子加速器的研製中。正是那次談話為魏寶文的人生和事業帶來了新的機遇，帶他走進了重離子加速器的世界。

　　此後，魏寶文承擔了兩項預研任務，一項是「分離扇回旋加速器離子軌道的非線性效應研究」，另一項是「重離子束的空間電荷效應研究」。「在一窮二白的基礎上搞研究，重離子加速器研究頻頻遭遇『腸梗阻』。」魏寶文對當時的困難記憶猶新。

　　他的合作者是理論物理學家羅詩裕。他們配合非常默契，花費不到一年的時間就完成了理論研究任務。在年底召開的加速器建造方案討論會上，魏寶文報告了他們的研究結果：在我們所要加速的能區內，非線性效應很小，軌道是穩定的；而當束流強度為微安級時，空間電荷效應更是可以忽略不計。據此，魏寶文得出了令人振奮的結論：「理論基礎是可靠的，我們一定能建成自己的回旋加速器。」十多年後，曾任近代物理所黨委副書記的陳蔭林向魏寶文回憶當時的情況時說，「這在當時是一個影響到下不下決心的問題」。

　　

　　討論SSC設計方案（右一楊澄中，左立魏寶文）

　　1976年6月，國家計委、中科院和教育部在北京聯合組織了加速器物理設計審查會，魏寶文同另一位物理學家陳務中負責理論部分的起草。魏寶文的束流動力學理論報告，受到中國粒子加速器界前輩謝家麟教授的肯定。當年11月，計委批准了蘭州重離子加速器的建造計劃。至此，一項標誌著我國核物理研究領域重大進展的「7611」工程誕生了。魏寶文和他的同事們開始了極為艱難的跋涉。

　　

　　分離扇回旋加速器（SSC）

　　當工程真正開始時，一些薄弱環節顯現了出來：沒有技術積累，缺乏管理經驗……項目推進困難重重。為此，1979年，魏寶文被派往法國國家重離子研究中心（GANIL）學習。

　　出國前，他對自己將要開展的工作進行了極為充分的準備，要解決的問題十分清楚。所以，一到法國，很快就進入了角色，用超乎常人的勤奮刻苦汲取國外先進經驗和知識。他用自已的出色工作贏得了國外同行的讚譽。GANIL的弗赫梅教授曾對楊澄中說：「你們派來的人很管用。」

　　

　　1979年魏寶文院士（左）同楊澄中先生在巴黎

　　

　　1979年魏寶文院士（右5）在格林諾布爾參觀

　　回國后，作為總工程師，魏寶文負責物理總體、技術把關、參數協調、磁鐵建造和聯合調束的工作。

　　彼時，魏寶文正當盛年，他集中精力對加速器整個系統及各個主要部件的參數和指標進行了全面考察，並主持了被稱為加速器「三大件」之一的磁鐵系統的建造。

　　就當時國內水平來看，要建造長期穩定的空間分佈嚴格對稱的、精度和重複性都在萬分之一量級的加速離子約束磁場，決非一件輕而易舉的事情。不但要從材質的冶鍊人手，甚至連地基的下沉與傾斜，相關器件如真空室不鏽鋼的選擇等都有極為嚴格的技術要求。為了做到萬無一失，魏寶文在四分之一模型磁鐵上親自抓了等時場的墊補實驗，取得了可靠的數據。他還請了一位多年從事核物理實驗的物理學家張振康，從物理要求上把關，並組建了磁鐵建造班子。這些人在一起常常發生爭論，一方說物理要求太高不現實，另一方說加速束流指標要保證。然而，一旦定下來，大夥兒皆能心往一處想，勁往一處使。民主討論的學術風氣在這裡得到充分體現。

　　與此同時，魏寶文還騰出時間和精力，組織了另兩項攻關任務。一項是高精度計算機控制多探頭磁場測量系統的建立，另一項是高穩定大功率直流電源的研製。

　　高精度磁場測量系統的建立，等於為等時場的建造提供了一雙敏銳的眼睛。在後來的墊補實驗、一扇原型實驗和四扇磁場測量中，都發揮了重要的作用。特別是四扇測磁，只用了8個月就高質量全部完成任務。

　　長期穩定度為十萬分之一和萬分之一的大功率直流電源，當時國內還沒有廠家生產，國外倒是有，但價格十分昂貴。整個磁鐵系統近60台大小不等的電源，需要花費巨額外匯。魏寶文和他的同事們跑遍了大江南北、黃河上下，在國內尋找研製單位，最終都落空了。萬般無奈，只好自己研製。研究員周嗣信帶領幾名科技人員，精心設計，反覆試驗，同西安的一個專業廠合作，終於全部用國產元器件研製出不同規格的樣機，綜合技術指標達到國際同類產品的先進水平。

　　細化方案、課題到人、逐個攻關……在楊澄中、張恩厚和魏寶文的科學統籌下，一個個圖紙上的創新變成了現實。

　　十二度春秋，十二載寒暑，經過老、中、青三代人的努力，近代物理所終於在1988年歲末建成了我國第一台大型重離子加速器。蘭州重離子加速器的成功出束，向世界宣告了：中國建成了繼法國、日本之後第三台大型重離子回旋加速器。這個由成百上千台儀器、幾千噸鋼鐵組成的龐大系統，每一個部件、每一個介面、每一條電線上，都凝結著魏寶文和他的同事們的心血。

　　這一重大成果獲得1991年中科院科技進步特等獎，1992年國家科技進步一等獎，是目前國際上運行的三大常溫重離子回旋加速器之一，至今已運行30年。

　　1995年，因在中能重離子物理研究上的突出貢獻，魏寶文當選為中國科學院院士。這是對他的工作的一種肯定。對魏寶文來說，他真正做到了為祖國發展而埋頭科研，實現內心的愛國主義，這種愛國主義是推動他科學研究不斷勇攀高峰的精神動力，是他用實際行動去為國家鑄就重器的展現。

　　

　　1989年魏寶文院士在重離子加速器首次調試成功會上作報告

　　要讓重離子加速更進一步

　　作為近代物理所科研工作的「掌舵人」，魏寶文把更多的精力投入到了研究所以及整個學科的發展中，一系列前瞻性和戰略性的科研決策，讓我國相關領域科研水平走在了世界前列。

　　為提高加速器性能，依託SFC和SSC，魏寶文在1984年就部署開展ECR離子源研究工作，利用ECR離子源代替PIG離子源，歷經30年的發展，形成了獨特體系，引領著國際強流高電荷態離子束產生及ECR離子源技術研究。

　　在新核素合成方面，從1989年起，在魏寶文的組織領導下，近代物理所展開新核素合成及其生成機制、核結構和衰變性質研究。在過去的20多年的時間裡，近代物理所在5個核區合成20多種新核素，合成了105和107號兩種超重新核素，使我國在豐質子新核素合成研究方向上走到了國際前列。

　　

　　1993年魏寶文院士在新核素合成研討會上

　　

　　和同事討論新核素合成工作

　　之後，魏寶文和他的同事將放射性束確定為近代物理所主要研究方向之一。近代物理所1997年建成了我國第一條雙彎放射性束流線，年均運行時間1000小時，在輕質量區核結構和核反應研究方面取得許多重要成果。

　　這其中，最重要的當屬重離子加速器冷卻儲存環（HIRFL-CSR）的建設。早在上世紀90年代，魏寶文就意識到必須讓重離子加速再往前走一步，提高束流強度和能量，拓展束流品種，為此他提出在蘭州重離子加速器上續建冷卻存儲環的設想。

　　「當時並沒有十足的把握，只是想讓重離子加速再往前走一步。」在回旋加速器上裝配冷卻存儲環，當時只有美國印第安那大學有先例，但經過考察，發現那個裝置不但小，而且只加速輕離子，大型重離子回旋加速器上裝配冷卻存儲環是否可行仍要打個問號。

　　魏寶文帶領三名研究生進行預研，不但證明了項目可行性，而且組織完成了方案設計和立項論證，就這樣魏寶文又一次踏上了征程。

　　2000年，蘭州重離子加速器冷卻儲存環建設被列為國家「九五」大科學工程之一。一批優秀年輕人經過數年的努力，2008年冷卻儲存環建成並投入運行，這是亞洲最高能量重離子加速器，其實現了從氫到鈾的全離子加速，完成了從低中能向高能的跨越，成為世界級的大型核物理實驗裝置、國際一流的重離子科研平台。

　　更讓魏寶文感到驕傲的是，冷卻儲存環裝置中的自主研製設備達到80%以上，並且實現了多項創新和突破，創造了極高的性能造價比。同時，冷卻儲存環的建設還為國家培養和鍛煉了一支優秀的青年創新團隊。

　　在魏寶文的帶領下，從上世紀90年代起，中國科學院近代物理研究所陸續開展了輻照育種、材料輻照效應等研究。此外，該所自主設計的醫用重離子加速器獲得國家新產品認證，首台示範裝置調試成功。

　　

　　重離子加速器模型圖

　　「我們這支科研隊伍都是在大項目中鍛鍊出來的，直到現在，老師關於科學研究、工程管理的理念仍深深地影響著我們。」甘肅省領軍人才、近代物理所黨委副書記、紀委書記袁平說。

　　

　　冷卻儲存環主環（CSRm）隧道

　　重才惜才 樹立標桿

　　在魏寶文身上，老一輩科學家那股強烈的責任感和愛國情懷已成為鮮明的時代烙印；在魏寶文的影響下，艱苦奮鬥、勇於創新的科研精神代代相傳，鼓舞著一批批年輕人。

　　彼時，面對建成蘭州重離子加速器的巨大榮譽，他自己卻說：「它的設計與建造是一個群體的事業，在這個群體中包括了三代人：老一代的科學家和熱心科學事業的黨政領導，中年一代的科技人員、管理人員和工人師傅，年輕一代的科技人員。作為所長，作為這項大科學工程的總工程師，我想我做的事情可歸納為兩點：第一，把一個個課題分解出來，落實到一個個科技人員的肩上，不漏項；把一個個科技人員的成果，鑲嵌在總體參數的框架上，隨時調整。第二，用學術活動把大家的思想統一起來，為科技人員掃清工作中的障礙，並為科技人員的失誤承擔責任。」

　　魏寶文認真嚴謹，敢於擔責的科研態度給同事和學生留下了深刻的印象。近代物理所黨委書記趙紅衛回憶，每一次大工程、大項目，魏寶文都要反覆組織召開多次討論會，每次都是直切主題抓核心，有時候科研人員出於各種原因繞彎子，總說不到點子上，魏寶文總是毫不留情面，當場指出。在魏寶文的嚴格要求和影響下，近代物理所上下形成了求真務實的科研風氣。

　　為了使祖國的核科學事業能儘快發展起來，魏寶文非常重視人才培養工作。他帶學生，注重教給學生們治學的方法，激發他們的創造力，鼓勵他們獨立思考，提高分析問題和解決問題的能力。學業上，他是嚴師；其他方面，他又是學生們的益友。學生到他家，他總是熱情招待，並把大米送給他們煮稀飯吃。他們在一起探討科學，也探討社會和人生。研究生出國前，他總是千叮嚀萬囑咐：要記住養育我們的這片熱土，要時刻想著祖國。學生們從魏寶文那裡，不僅秉承了他嚴謹治學的作風，也學到了他耿介曠達的品格。

　　如今，魏寶文培養的學生在專業領域各有建樹，各個都能獨當一面，他的學生包括中國工程院院士夏佳文、甘肅省領軍人才趙紅衛、袁平、原有進……

　　2017年，魏寶文院士獲甘肅省科技功臣獎。這是對魏寶文院士六十年如一日，心無旁騖潛心科研的至高讚揚。

　　六十載恪物明理，一甲子盡智報國。從風華正茂到年已耄耋，從普通科研人員到中國科學院院士……改變的是年華、是經歷，不變的是對科研的不懈追求，是報效國家的那顆初心。過去，他是領航人，帶領這支踏實肯乾的隊伍一往直前；現在，他依然是標桿，只要國家需要，他仍將義不容辭地貢獻智慧和力量。魏寶文就是這樣永不停歇地探索著、奮鬥著，他的心和祖國緊緊連在一起。