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大国重器背后的筑梦者——记2019中国科学院年度先锋人物陈和生

2020-05-19 中国科学报 倪思洁
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陈和生为到访者介绍散裂中子源靶体插件。中科院高能所东莞分部供图

  从1978年至今,陈和生与中国科学院的交集长达40多年。

  前20年,他做了两件事:公派出国,在国际高能物理最前沿的舞台上锻炼成长;整装回国,在中国人自己的高能所里发展自己的高能物理。

  后20多年,他主持了两个大国重器的建设:我国第一个大科学装置——北京正负电子对撞机的重大改造工程、多学科交叉前沿的大型研究平台——中国散裂中子源。

  今年年初,中科院将“2019年度先锋人物奖”授予陈和生,并赞誉他为“大国重器背后的筑梦者”。

  走向高能物理前沿

  如果说,机遇偏爱那些有准备的人,那么,陈和生早先的人生轨迹便是对这句话最好的诠释。

  1946年8月,陈和生出生于湖北省武汉市的一个中医家庭。中学时期,一本爱因斯坦的《物理学的进化》点燃了他对物理学的兴趣,从此便再也没有熄灭过。

  1964年,陈和生作为湖北省高考物理状元考入北京大学技术物理系原子核物理专业。此后,“文化大革命”中断了陈和生的学业,但是他一直坚持学习。1970年毕业后,陈和生被分配到河南信阳的解放军农场劳动,两年后再分配到湖北的沙市三中做教员。虽然远离了专业,但陈和生依然没有放弃学习。他坚信,国家发展最终是需要依靠科学技术的。

  这样的坚持,让陈和生在1978年顺利考取了中科院高能物理研究所(以下简称高能所)的研究生。此时,诺贝尔奖获得者丁肇中应邓小平的邀请,为中国培养高能物理研究人才。陈和生凭借着扎实的专业功底,通过层层选拔成为德国汉堡丁肇中实验组的研究人员。之后,陈和生又在丁肇中的安排下进入美国麻省理工学院攻读博士学位。

  在丁肇中实验组和麻省理工学院,陈和生直接参与到国际最前沿的研究工作中,养成了严谨务实的科学作风。

  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。“中国科学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:“两军相逢,勇者胜”

  20世纪中期以来,科学发现与技术创新越来越依靠功能强大的大科学装置。

  1984年,陈和生回国那年,正值我国第一台大科学装置——北京正负电子对撞机(BEPC)奠基之时。尽管当时陈和生并未直接参与到BEPC的建设中,但他与BEPC从此结缘。

  BEPC运行期间,陈和生一直密切关注国际高能物理前沿的发展。他意识到,已经运行了10年的BEPC面临着激烈的国际竞争,BEPC必须尽快制定和实施发展战略。然而,有关BEPC未来发展战略的讨论出现了巨大分歧,高能所一度陷入困境。1998年,陈和生被任命为高能所所长,制定BEPC未来发展战略成了他上任后首先要推动的事。

  2000年,陈和生主持制定的“中国高能物理和先进加速器发展目标”,得到了国家科技领导小组的原则同意,其中包括对BEPC的重大改造。

  得知这一消息后,美国康奈尔大学对撞机(CESR)团队宣称,将采用“短平快”的方法对CESR进行改造,预计能比改造后的BEPCII早两年达到同样的性能指标。

  这无异于一次“宣战”。美国本就占据着当时国际高能物理领域的前沿阵地,加之CESR的负责人曾经在高能所做过三年高级顾问,对当时高能所的设备、人才、经费等情况了如指掌,不少高能所的人因此对BEPC的发展失去了信心。

  “两军相逢,勇者胜!”困顿之时,陈和生这样鼓舞高能所的士气。他和国际上的专家反复讨论后发现,康奈尔大学的方案不一定能实现,而中国的设计方案只要努力就一定能做成。于是,陈和生带领团队迎难而上,对BEPC改造方案做出重大调整,采用国际先进的双环方案,使BEPC的性能提高100倍,以便在国际竞争中获得主动权。

  2004年,BEPCII开工建设,一场激烈的国际竞赛由此展开。到2008年,BEPC重大改造工程完成。此时,康奈尔大学的对撞机只达到了其设计指标的四分之一,并停止运行。BEPCII保持和发展了中国在粲物理研究领域的国际领先地位。

  如今,BEPCII既是一台在粲能区国际领先的高能物理实验装置,又是一台高性能的同步辐射装置,有望在未来8到10年里取得更多物理成果。

  CSNS:“为了国家的强大去奋斗”

  1999年夏,陈和生在编写“中国高能物理和先进加速器发展目标”初稿时,首次提出了建设散裂中子源的建议。

  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。中国科学界认识到散裂中子源的重大意义,并积极谋划。

  1999年9月,高能所与原子能科学院向科技部提交建设中国散裂中子源(CSNS)的建议。2000年8月,两家单位又正式提出国家重大科学工程“多用途中子科学装置脉冲强中子源”项目建议书。

  在中科院的支持下,预制研究开始。2006年5月,为了贯彻中科院优化大科学装置布局的战略部署,CSNS选址广东省东莞市大朗镇,距离高能所北京本部2000多公里,从此,陈和生开启了两地奔波的生涯。

  2011年10月,总投资23亿元的CSNS装置奠基,65岁的陈和生卸任高能所所长一职,全身心投入到散裂中子源的工程建设中。

  建设过程中,面对土建延误了一年半的挑战,为了保证向国家承诺的竣工时间“后墙不倒”,陈和生及其团队决定,让通用设备的安装与土建同时进行,并将本来在土建竣工后直接在隧道安装调试的设备预先在地面大厅安装调试和老练,等土建竣工后再安装到隧道。

  2014年夏天,连日的酷暑和高负荷的工作,让曾做过多次心脏手术的陈和生持续感到身体不适,但他一直撑到工作完结才回到北京做手术。令他欣慰的是,加倍努力之下,延误的工期被抢了回来。2018年3月,CSNS按计划通过工艺验收鉴定,8月通过国家验收。由此,我国成为世界上第四个拥有散裂中子源的国家。

  “为了国家的强大去奋斗,特别是能够做出一些自己的贡献,这是最幸福的事情。”陈和生说。

  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产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,加大对科学研究工作的投入。”

  作为我国2035年大科学装置发展路线图规划的参与者,陈和生仍在严谨务实地为我国大科学装置的发展布局出谋划策。一幅大国重器的壮美画卷正在他的身后徐徐展开。

  (原载于《中国科学报》 2020-05-19 第1版 要闻)
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