40年前,丁肇中领导网站网赚科研小组发现“胶子”

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40年前,丁肇中带领一个科研团队发现了“饺子”——陈和生院士作为参与者,回忆了中外科技交流的历史。

我们的记者李大庆

9月3日是显微物理学发现饺子40周年。四十年前的这一天,《物理评论快报》发表了一篇文章,正式宣布诺贝尔奖获得者丁肇中领导的科研团队发现饺子。在中国科学院院士陈和生的心中,饺子的发现不仅是人类对物质世界认识的巨大进步,也是邓小平推动中国科技改革的重大举措的结果。

打开中外科技交流之门


1977年8月17日,邓小平复出后不久,会见了美国物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中教授。双方同意派遣中国物理学家到丁肇中领导的德国汉堡实验小组,为中国培养高能物理人才。

1978年1月,由中国科学院高能物理研究所研究员唐·肖伟率领的中国物理学家抵达汉堡的德国同步加速器中心,参加在佩特拉正负电子对撞机进行的丁肇中马克-J实验。

近日,中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所前所长陈和生对《科学日报》表示:“唐·肖伟等人的海外交流是中国科技开放的重要里程碑。此后,大批中国访问学者和留学生开始在西欧、日本和美国等发达国家学习,这对中国的科学技术发展产生了深远的影响。”

陈和生于1979年4月抵达汉堡,成为在丁肇中工作的第二批中国研究人员。由于在丁肇中团队工作的第一批中国人年龄相对较大,他们在选择第二批时选择了一些较年轻的人。陈和生于1978年被中国科学院研究生录取,他很幸运被选中。经过一段时间的培训,包括陈和生在内的15名研究生也来到汉堡与第一批人员进行马克-捷克实验。从那以后,中国物理学家每年都被派往丁肇中领导的实验小组工作和学习10多年。

参与高能物理重大发现的全过程

1978年11月,丁肇中团队在汉堡马克-杰特实验中使用当时世界上能量最高的加速器来加速正电子和正电子的碰撞,以寻找新的粒子。经过半年多的努力,实验小组首次发现了胶子存在的实验证据。

当时,胶子是物质世界中的微观粒子,国际科学家预测胶子会存在并试图找到。众所周知的原子核由质子和中子组成,而质子和中子又由层组成。科学家们怀疑层间的强烈相互作用是通过一种叫做胶子的粒子传递的。像胶水一样,它们以很大的强度将这些层“粘合”在一起。丁肇中小组的实验首次证实了胶子的存在,从而为这一理论提供了坚实的实验基础。

1979年9月3日,《物理评论快报》发表了一篇关于丁肇中小组发现饺子的文章。这一实验结果得到了国际高能物理界的高度赞扬。

幸运的是,20多名中国物理学家参加了实验。他们首先参与了马克-杰特探测器(Mark-Jeter detector)的设计、安装和调试,还参与了实验数据的采集和分析、计算机的在线和离线分析等。中国物理学家对胶子的发现做出了巨大贡献,这一发现受到了丁肇中的高度重视。

1995年,欧洲物理学会高能物理会议授予发现胶子的研究小组一个特殊的奖项。丁肇中特别挑选了一位来自中国和美国的科学家在布鲁塞尔领奖。中国科学家是陈和生,他参与了胶子的发现。

交流主要是关于学习

如果我们回顾40年前中国科技发展的历史,我们会发现高能物理的研究领域在打开国际交流与合作的大门方面发挥了独特的作用:

1977年8月17日,刚刚恢复工作的邓小平会见了高能物理学家丁肇中。

1978年1月,在邓小平和丁肇中的共同推动下,中国高能物理工作者团队首次出国到德国汉堡的马克-捷克实验小组(Mark-捷克Experimental Group)学习和工作。

1979年1月31日,邓小平访美期间,两国签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部在高能物理领域合作实施协议》,这是中美两国政府在科学领域的第一份合作协议。

……

改革开放初期,中国的科学技术落后于西方发达国家。即使在高能物理研究领域,中国也处于落后状态。然而,与其他研究领域相比,高能物理研究往往需要许多国家科学家的合作,特别是科学仪器的建设,这往往得到许多国家财政和人力资源的支持。

陈和生说:“邓小平同志以高能物理研究国际合作的需要为出发点,做出了果断的决定,派中国科研人员参与国际交流与合作,从而为中国向西方科技发达国家学习打开了大门,促进了中国科技的改革开放,从而推动了中国科技在过去40年的快速进步。”

作为当年中外高能物理研究国际交流的见证人,陈和生始终认为,丁肇中集团中国高能物理工作者的学习交流是中国科技界改革开放的里程碑事件。

中国核事业创新之路:从手机挂机赚钱“一堆一器”到“多堆多器”

“我们现在很有信心。”中国核工业集团公司首席专家张天觉站在一块140吨重的磁铁旁边,满怀信心地回头看。这块磁铁是中国第一个回旋加速器的主要部件。与这块被用作工业场地的磁铁相反,它是中国第一座重水反应堆。

核科技的发展离不开反应堆和加速器等大型科学设备。核科技水平主要体现在反应堆和加速器的先进水平上。1958年,在苏联的帮助下,中国原子能科学研究院建造了中国第一个重水反应堆和第一个回旋加速器(简称“一个反应堆,一个装置”),中国进入了原子能时代。

今天,第一个重水反应堆已经关闭,第一个回旋加速器已经退役。原子能研究所已经从“一个反应堆一个装置”发展到“多个反应堆和多个装置”,成为中国加速器和反应堆种类最多的综合研发基地。中国核工业的发展已经走上了自主创新的道路。

边做边学,重新开始

房山新城,顾名思义,是一个为新使命而生的小镇。60多年前,中国决定发展原子能工业,并从苏联进口了7000千瓦重水反应堆和1.2米直径的回旋加速器。一群核技术先驱来到北京西南郊区的荒地和田野,在这里建立了一个原子能研究基地——中国原子能科学研究院。

“当时,每个人都很兴奋。苏联老大哥来帮忙了。学习和工作一定很难。许多人在建筑工地上吃饭和生活,他们都被迷住了。”张天觉告诉记者,仅仅在两年多的时间里,一堆“机器”就建成了。

1957年,负责辽宁鞍山某电厂技术安全部门的苏兴普来到原子能研究所,开始了他从未听说过的工作——核辐射防护。“当时我对核知识一无所知。我边工作边学习。”现在87岁的苏兴普回忆道。

不久,25岁的张兴之也来到了原子能研究所。这位毕业于北京邮电大学,从事中国第一台回旋加速器的运行和维护。他对加速器一无所知,从头开始,从头开始。“那时我还是个单身汉。我脑子里只有加速器和学习,”他说。

更多的“苏兴普”和“张兴志”来到这里,每个人都非常努力。“有时他们下班很晚才出去。回头看,所有的建筑都灯火通明,每个人都熬夜学习。”

正是因为这种热情和奉献精神,当苏联专家撤离时,国内专家也有一定的信心承担起继续运行和维护加速器和反应堆的工作,为钱三强、王昌赣、俞敏等科学家开展核裂变测量、核数据测量、核反应研究等科研工作提供了保障。"无缝过渡不会因为苏联专家退出而停止."张天觉说道。

他们不仅摆脱了对他人的依赖,还进行了大量的技术改进,提高了“逐桩”的性能和安全性,并扩大了其用途。20世纪70年代,重水反应堆老化,被迫以降低的功率运行。它的寿命正在接近。在缺乏经验和参考的情况下,原子能机构独立进行了大量改革,其中的关键环节是“改变核心”——取代核心。1980年,重建的旧堆不仅“恢复了活力”,而且变得更加强大。

原子能研究所党委书记万钢认为,虽然“一堆一个装置”是从苏联进口的,“介绍并不是简单的介绍。我们还进行消化、吸收和创新,米米赚客,从而形成自己的能力。”

1987年和2007年,回旋加速器和重水反应堆完成了它们的历史使命,光荣退役。他们为中国“两弹一船”的发展做出了巨大贡献,也推动了中国同位素生产和应用、核能等核科技的发展。它不仅为原子能机构的发展奠定了基础,也为中国的核事业奠定了基础。

走出自己的创新之路

回顾历史,80多岁的原子能研究所前所长孙祖勋总结说,他迫不及待地要依靠自己的主动性。“一个反应堆,一个反应堆”得到了苏联的援助。我们必须建造自己的加速器和反应堆。

1964年,原子能研究所独立设计并建造了中国第一座国内反应堆——49-2游泳池反应堆。该反应堆已安全运行50多年,并承担了测试中国重大项目燃料元件的任务。它还用于同位素生产、材料辐照测试、单晶硅辐照、核电服务和人员培训。当49-2反应堆即将退出历史舞台时,它也将用于核加热。老树会开出新花。

沿着49-2反应堆开创的独立之路,中国核科技取得了长足进步。

1984年,原子能研究所独立开发设计了中国首个微型中子源反应堆(原型微型反应堆),可用于中子活化分析、同位素生产等。

2010年,原子能研究所完成了中国第一个快中子增殖反应堆(简称“快堆”),即中国实验快堆,将天然铀资源的利用率从不到1%的压水堆提高到60%以上。这对充分利用我国铀资源,持续稳定发展核电,解决以下能源供应问题具有重要的战略意义。

2010年,原子能研究所自主开发设计了一种多用途、高性能的研究堆——中国先进研究堆(China Advanced Research Reactor),其主要技术指标居世界和亚洲首位,为中国核科学研究、开发和应用提供了重要的科学实验平台。

就加速器而言,自主创新也在加速-

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1996年,原子能研究所自主研发了中国第一台国产回旋加速器——30兆电子伏回旋加速器,中国回旋加速器进入强电时代。2014年,原子能研究所独立开发并建造了一台100兆电子伏回旋加速器。“性能指标达到国际领先水平,光束功率和强度居世界首位。它可以做很多科学研究。”张天觉表示,高强度质子回旋加速器已用于空间电离辐射环境、辐射硬化、医用同位素生产等国内电子元件的单粒子效应。

目前,原子能研究所开发了一种230兆电子伏超导质子回旋加速器,它拥有完全独立的知识产权,将用于癌症治疗。质子治疗被认为是最先进的癌症治疗方法之一,适用于黑色素瘤、颅内肿瘤、眼癌、前列腺癌、肺癌、肝癌等癌症,但目前该设备基本上被国外垄断。“很多人问,国内行不行?我想对他们说,在加速器部分,我们不比任何其他国家差。”张天觉坦白地说。

原子能研究所的自主创新也走向了国外。例如,他们开发的微型反应堆已经出口到巴基斯坦、伊朗、加纳和其他国家。开发的无损检测电子直线加速器已出口到土耳其。

“当年的反应堆是第一代。现在它们已经升级了好几代。这是一个巨大的进步。”万钢表示,原子能研究所将在现有技术的基础上,进一步建设一批具有国际先进水平的新型反应堆和加速器,如中国模型快堆、质子直线加速器和北京ISOL装置。在反应器集成与交叉的发展阶段,通过深化平台集成结构和优化系统,将形成一个新的科技创新平台。

王刚认为,20世纪50年代的中国不具备建造自己的反应堆和加速器的条件,需要苏联的援助。然而,中国研究人员没有停下来,而是敢于思考和做,最终走出了一条自己真正创新的道路,从国际舞台的边缘走向了中心。

就像张天觉的感觉一样,万钢在回顾这一过程时,认为“最困难的时刻已经过去”和“未来,中国核工业的发展应该充满信心”。(陈海波)


(职责:邓庆余、陈康青)

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