“我們一定能建成自己的回旋加速器”

作者：蘭州分院 近物所

文章來(lái)源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

60年前的那個(gè)初秋，23歲的魏寶文背著簡(jiǎn)單的行囊踏上火車，一路向西。下了火車，經(jīng)過(guò)蘭州大學(xué)、蘭州飯店，就來(lái)到了那個(gè)理想開始的地方——中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所（以下簡(jiǎn)稱近代物理所），而這一來(lái)就再也沒(méi)有離開過(guò)。從此，魏寶文的個(gè)人命運(yùn)與國(guó)家發(fā)展緊緊地聯(lián)系在一起。

60年間，魏寶文心無(wú)旁騖地致力于推動(dòng)近代物理所事業(yè)在甘肅的發(fā)展，為我國(guó)重離子科學(xué)和加速器大科學(xué)裝置發(fā)展、人才隊(duì)伍培養(yǎng)、以及重離子科學(xué)與技術(shù)在甘肅的發(fā)展和應(yīng)用做出了重大貢獻(xiàn)，使重離子加速器成為甘肅乃至中國(guó)近代物理研究的一張重要名片。

魏寶文院士

為氫彈研制提供中國(guó)自己的核數(shù)據(jù)

1935年，魏寶文出生在河南禹州，他的小學(xué)和初中學(xué)生時(shí)代幾乎都在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)和解放戰(zhàn)爭(zhēng)中度過(guò)。讀高中時(shí)新中國(guó)成立，才算有了穩(wěn)定的學(xué)習(xí)環(huán)境，也就是從那時(shí)起，魏寶文開始對(duì)物理產(chǎn)生濃厚的興趣。

魏寶文少年及青年時(shí)期

1953年，18歲的魏寶文考入北京大學(xué)物理系，1956年調(diào)到新成立不久的技術(shù)物理系，成為新中國(guó)培養(yǎng)的第二批核物理專業(yè)的學(xué)生。1957年魏寶文畢業(yè)后被分配到中國(guó)科學(xué)院物理研究所（后改名為原子能研究所），次年調(diào)入剛組建的中國(guó)科學(xué)院蘭州物理研究室（中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所前身），他盼望著能在著名核物理學(xué)家楊澄中的指導(dǎo)下工作。但是，由于種種原因，他的愿望落空了。

然而，或許是“命運(yùn)之神”的安排和照顧，1959年，由于物理學(xué)家金建中的引見(jiàn)，楊澄中收下了他這個(gè)“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(bào)效祖國(guó)的夢(mèng)想，來(lái)到西部并扎根西部，投身于火熱的國(guó)家建設(shè)中。

魏寶文思維活躍，勤奮好學(xué)。60年代初，在楊澄中指導(dǎo)下，他完成了伽馬射線和快中子閃爍探測(cè)方法研究，在近代物理所早期核物理實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了重要作用。

當(dāng)時(shí)，近代物理所正在籌建1.5米回旋加速器。到1962年底，這個(gè)“一五”大科學(xué)裝置的建成讓物理學(xué)界的科研人員為之振奮。作為第一批使用者，此后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(wàn)電子伏特單能中子源的研制。這項(xiàng)成果被用于快中子截面測(cè)量，為一項(xiàng)重要的國(guó)防科研任務(wù)提供了實(shí)驗(yàn)條件。

隨后他又主持完成了9—12百萬(wàn)電子伏特中子對(duì)鋰—6和鋰—7的非彈性碰撞截面測(cè)量。作為近代物理所核參數(shù)測(cè)量國(guó)防任務(wù)的一部分，這項(xiàng)任務(wù)的完成，澄清了世界各國(guó)數(shù)據(jù)的分歧，為氫彈的研制提供了屬于中國(guó)自己的核數(shù)據(jù)。

70年代，他還對(duì)核聚變反應(yīng)堆材料進(jìn)行了群截面計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上用中子輸運(yùn)理論的Sn法對(duì)聚變反應(yīng)堆再生區(qū)的中分子分布和核發(fā)熱進(jìn)行了理論研究。這一領(lǐng)域在當(dāng)時(shí)的中國(guó)尚處于早期階段。

他的成績(jī)和榮譽(yù)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(xué)習(xí)，一個(gè)三斗桌，他和孩子各占一頭。有時(shí)兩個(gè)孩子搶先占了桌子，他就只好把五斗柜利用起來(lái)。直到50歲的時(shí)候，他才有了一張屬于自己的寫字臺(tái)。

楊澄中、魏寶文（右1）與外國(guó)專家討論

勢(shì)必研制出中國(guó)自己的重離子加速器

重離子加速器是用來(lái)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(jì)60年代開始，隨著重離子加速器的發(fā)展，原子核物理開拓了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新領(lǐng)域——重離子物理。在原子物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)等其它學(xué)科，重離子束也顯示出日益重要的應(yīng)用前景。

彼時(shí)，在經(jīng)過(guò)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，并以重離子核物理為主攻方向，同時(shí)積極開展核技術(shù)應(yīng)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(shí)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制中。正是那次談話為魏寶文的人生和事業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇，帶他走進(jìn)了重離子加速器的世界。

此后，魏寶文承擔(dān)了兩項(xiàng)預(yù)研任務(wù)，一項(xiàng)是“分離扇回旋加速器離子軌道的非線性效應(yīng)研究”，另一項(xiàng)是“重離子束的空間電荷效應(yīng)研究”?！霸谝桓F二白的基礎(chǔ)上搞研究，重離子加速器研究頻頻遭遇‘腸梗阻’。”魏寶文對(duì)當(dāng)時(shí)的困難記憶猶新。

他的合作者是理論物理學(xué)家羅詩(shī)裕。他們配合非常默契，花費(fèi)不到一年的時(shí)間就完成了理論研究任務(wù)。在年底召開的加速器建造方案討論會(huì)上，魏寶文報(bào)告了他們的研究結(jié)果：在我們所要加速的能區(qū)內(nèi)，非線性效應(yīng)很小，軌道是穩(wěn)定的；而當(dāng)束流強(qiáng)度為微安級(jí)時(shí)，空間電荷效應(yīng)更是可以忽略不計(jì)。據(jù)此，魏寶文得出了令人振奮的結(jié)論：“理論基礎(chǔ)是可靠的，我們一定能建成自己的回旋加速器。”十多年后，曾任近代物理所黨委副書記的陳蔭林向魏寶文回憶當(dāng)時(shí)的情況時(shí)說(shuō)，“這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)影響到下不下決心的問(wèn)題”。

討論SSC設(shè)計(jì)方案（右一楊澄中，左立魏寶文）

1976年6月，國(guó)家計(jì)委、中科院和教育部在北京聯(lián)合組織了加速器物理設(shè)計(jì)審查會(huì)，魏寶文同另一位物理學(xué)家陳務(wù)中負(fù)責(zé)理論部分的起草。魏寶文的束流動(dòng)力學(xué)理論報(bào)告，受到中國(guó)粒子加速器界前輩謝家麟教授的肯定。當(dāng)年11月，計(jì)委批準(zhǔn)了蘭州重離子加速器的建造計(jì)劃。至此，一項(xiàng)標(biāo)志著我國(guó)核物理研究領(lǐng)域重大進(jìn)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(dāng)工程真正開始時(shí)，一些薄弱環(huán)節(jié)顯現(xiàn)了出來(lái)：沒(méi)有技術(shù)積累，缺乏管理經(jīng)驗(yàn)……項(xiàng)目推進(jìn)困難重重。為此，1979年，魏寶文被派往法國(guó)國(guó)家重離子研究中心（GANIL）學(xué)習(xí)。

出國(guó)前，他對(duì)自己將要開展的工作進(jìn)行了極為充分的準(zhǔn)備，要解決的問(wèn)題十分清楚。所以，一到法國(guó)，很快就進(jìn)入了角色，用超乎常人的勤奮刻苦汲取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。他用自已的出色工作贏得了國(guó)外同行的贊譽(yù)。GANIL的弗赫梅教授曾對(duì)楊澄中說(shuō)：“你們派來(lái)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(guó)后，作為總工程師，魏寶文負(fù)責(zé)物理總體、技術(shù)把關(guān)、參數(shù)協(xié)調(diào)、磁鐵建造和聯(lián)合調(diào)束的工作。

彼時(shí)，魏寶文正當(dāng)盛年，他集中精力對(duì)加速器整個(gè)系統(tǒng)及各個(gè)主要部件的參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行了全面考察，并主持了被稱為加速器“三大件”之一的磁鐵系統(tǒng)的建造。

就當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)水平來(lái)看，要建造長(zhǎng)期穩(wěn)定的空間分布嚴(yán)格對(duì)稱的、精度和重復(fù)性都在萬(wàn)分之一量級(jí)的加速離子約束磁場(chǎng)，決非一件輕而易舉的事情。不但要從材質(zhì)的冶煉人手，甚至連地基的下沉與傾斜，相關(guān)器件如真空室不銹鋼的選擇等都有極為嚴(yán)格的技術(shù)要求。為了做到萬(wàn)無(wú)一失，魏寶文在四分之一模型磁鐵上親自抓了等時(shí)場(chǎng)的墊補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，取得了可靠的數(shù)據(jù)。他還請(qǐng)了一位多年從事核物理實(shí)驗(yàn)的物理學(xué)家張振康，從物理要求上把關(guān)，并組建了磁鐵建造班子。這些人在一起常常發(fā)生爭(zhēng)論，一方說(shuō)物理要求太高不現(xiàn)實(shí)，另一方說(shuō)加速束流指標(biāo)要保證。然而，一旦定下來(lái)，大伙兒皆能心往一處想，勁往一處使。民主討論的學(xué)術(shù)風(fēng)氣在這里得到充分體現(xiàn)。

與此同時(shí)，魏寶文還騰出時(shí)間和精力，組織了另兩項(xiàng)攻關(guān)任務(wù)。一項(xiàng)是高精度計(jì)算機(jī)控制多探頭磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的建立，另一項(xiàng)是高穩(wěn)定大功率直流電源的研制。

高精度磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的建立，等于為等時(shí)場(chǎng)的建造提供了一雙敏銳的眼睛。在后來(lái)的墊補(bǔ)實(shí)驗(yàn)、一扇原型實(shí)驗(yàn)和四扇磁場(chǎng)測(cè)量中，都發(fā)揮了重要的作用。特別是四扇測(cè)磁，只用了8個(gè)月就高質(zhì)量全部完成任務(wù)。

長(zhǎng)期穩(wěn)定度為十萬(wàn)分之一和萬(wàn)分之一的大功率直流電源，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有廠家生產(chǎn)，國(guó)外倒是有，但價(jià)格十分昂貴。整個(gè)磁鐵系統(tǒng)近60臺(tái)大小不等的電源，需要花費(fèi)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(guó)內(nèi)尋找研制單位，最終都落空了。萬(wàn)般無(wú)奈，只好自己研制。研究員周嗣信帶領(lǐng)幾名科技人員，精心設(shè)計(jì)，反復(fù)試驗(yàn)，同西安的一個(gè)專業(yè)廠合作，終于全部用國(guó)產(chǎn)元器件研制出不同規(guī)格的樣機(jī)，綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

細(xì)化方案、課題到人、逐個(gè)攻關(guān)……在楊澄中、張恩厚和魏寶文的科學(xué)統(tǒng)籌下，一個(gè)個(gè)圖紙上的創(chuàng)新變成了現(xiàn)實(shí)。

十二度春秋，十二載寒暑，經(jīng)過(guò)老、中、青三代人的努力，近代物理所終于在1988年歲末建成了我國(guó)第一臺(tái)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(guó)建成了繼法國(guó)、日本之后第三臺(tái)大型重離子回旋加速器。這個(gè)由成百上千臺(tái)儀器、幾千噸鋼鐵組成的龐大系統(tǒng)，每一個(gè)部件、每一個(gè)接口、每一條電線上，都凝結(jié)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(jìn)步特等獎(jiǎng)，1992年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，是目前國(guó)際上運(yùn)行的三大常溫重離子回旋加速器之一，至今已運(yùn)行30年。

1995年，因在中能重離子物理研究上的突出貢獻(xiàn)，魏寶文當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。這是對(duì)他的工作的一種肯定。對(duì)魏寶文來(lái)說(shuō)，他真正做到了為祖國(guó)發(fā)展而埋頭科研，實(shí)現(xiàn)內(nèi)心的愛(ài)國(guó)主義，這種愛(ài)國(guó)主義是推動(dòng)他科學(xué)研究不斷勇攀高峰的精神動(dòng)力，是他用實(shí)際行動(dòng)去為國(guó)家鑄就重器的展現(xiàn)。

1989年魏寶文院士在重離子加速器首次調(diào)試成功會(huì)上作報(bào)告

要讓重離子加速更進(jìn)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(gè)學(xué)科的發(fā)展中，一系列前瞻性和戰(zhàn)略性的科研決策，讓我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域科研水平走在了世界前列。

為提高加速器性能，依托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(jīng)30年的發(fā)展，形成了獨(dú)特體系，引領(lǐng)著國(guó)際強(qiáng)流高電荷態(tài)離子束產(chǎn)生及ECR離子源技術(shù)研究。

在新核素合成方面，從1989年起，在魏寶文的組織領(lǐng)導(dǎo)下，近代物理所展開新核素合成及其生成機(jī)制、核結(jié)構(gòu)和衰變性質(zhì)研究。在過(guò)去的20多年的時(shí)間里，近代物理所在5個(gè)核區(qū)合成20多種新核素，合成了105和107號(hào)兩種超重新核素，使我國(guó)在豐質(zhì)子新核素合成研究方向上走到了國(guó)際前列。

1993年魏寶文院士在新核素合成研討會(huì)上

和同事討論新核素合成工作

之后，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(guó)第一條雙彎放射性束流線，年均運(yùn)行時(shí)間1000小時(shí)，在輕質(zhì)量區(qū)核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)研究方面取得許多重要成果。

這其中，最重要的當(dāng)屬重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)（HIRFL－CSR）的建設(shè)。早在上世紀(jì)90年代，魏寶文就意識(shí)到必須讓重離子加速再往前走一步，提高束流強(qiáng)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(xù)建冷卻存儲(chǔ)環(huán)的設(shè)想。

“當(dāng)時(shí)并沒(méi)有十足的把握，只是想讓重離子加速再往前走一步?！痹诨匦铀倨魃涎b配冷卻存儲(chǔ)環(huán)，當(dāng)時(shí)只有美國(guó)印第安那大學(xué)有先例，但經(jīng)過(guò)考察，發(fā)現(xiàn)那個(gè)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(chǔ)環(huán)是否可行仍要打個(gè)問(wèn)號(hào)。

魏寶文帶領(lǐng)三名研究生進(jìn)行預(yù)研，不但證明了項(xiàng)目可行性，而且組織完成了方案設(shè)計(jì)和立項(xiàng)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(chǔ)存環(huán)建設(shè)被列為國(guó)家“九五”大科學(xué)工程之一。一批優(yōu)秀年輕人經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，2008年冷卻儲(chǔ)存環(huán)建成并投入運(yùn)行，這是亞洲最高能量重離子加速器，其實(shí)現(xiàn)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(jí)的大型核物理實(shí)驗(yàn)裝置、國(guó)際一流的重離子科研平臺(tái)。

更讓魏寶文感到驕傲的是，冷卻儲(chǔ)存環(huán)裝置中的自主研制設(shè)備達(dá)到80％以上，并且實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新和突破，創(chuàng)造了極高的性能造價(jià)比。同時(shí)，冷卻儲(chǔ)存環(huán)的建設(shè)還為國(guó)家培養(yǎng)和鍛煉了一支優(yōu)秀的青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。

在魏寶文的帶領(lǐng)下，從上世紀(jì)90年代起，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所陸續(xù)開展了輻照育種、材料輻照效應(yīng)等研究。此外，該所自主設(shè)計(jì)的醫(yī)用重離子加速器獲得國(guó)家新產(chǎn)品認(rèn)證，首臺(tái)示范裝置調(diào)試成功。

重離子加速器模型圖

“我們這支科研隊(duì)伍都是在大項(xiàng)目中鍛煉出來(lái)的，直到現(xiàn)在，老師關(guān)于科學(xué)研究、工程管理的理念仍深深地影響著我們?！备拭C省領(lǐng)軍人才、近代物理所黨委副書記、紀(jì)委書記袁平說(shuō)。

冷卻儲(chǔ)存環(huán)主環(huán)（CSRm）隧道

重才惜才 樹立標(biāo)桿

在魏寶文身上，老一輩科學(xué)家那股強(qiáng)烈的責(zé)任感和愛(ài)國(guó)情懷已成為鮮明的時(shí)代烙印；在魏寶文的影響下，艱苦奮斗、勇于創(chuàng)新的科研精神代代相傳，鼓舞著一批批年輕人。

彼時(shí)，面對(duì)建成蘭州重離子加速器的巨大榮譽(yù)，他自己卻說(shuō)：“它的設(shè)計(jì)與建造是一個(gè)群體的事業(yè)，在這個(gè)群體中包括了三代人：老一代的科學(xué)家和熱心科學(xué)事業(yè)的黨政領(lǐng)導(dǎo)，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(zhǎng)，作為這項(xiàng)大科學(xué)工程的總工程師，我想我做的事情可歸納為兩點(diǎn)：第一，把一個(gè)個(gè)課題分解出來(lái)，落實(shí)到一個(gè)個(gè)科技人員的肩上，不漏項(xiàng)；把一個(gè)個(gè)科技人員的成果，鑲嵌在總體參數(shù)的框架上，隨時(shí)調(diào)整。第二，用學(xué)術(shù)活動(dòng)把大家的思想統(tǒng)一起來(lái)，為科技人員掃清工作中的障礙，并為科技人員的失誤承擔(dān)責(zé)任?！?/p>

魏寶文認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，敢于擔(dān)責(zé)的科研態(tài)度給同事和學(xué)生留下了深刻的印象。近代物理所黨委書記趙紅衛(wèi)回憶，每一次大工程、大項(xiàng)目，魏寶文都要反復(fù)組織召開多次討論會(huì)，每次都是直切主題抓核心，有時(shí)候科研人員出于各種原因繞彎子，總說(shuō)不到點(diǎn)子上，魏寶文總是毫不留情面，當(dāng)場(chǎng)指出。在魏寶文的嚴(yán)格要求和影響下，近代物理所上下形成了求真務(wù)實(shí)的科研風(fēng)氣。

為了使祖國(guó)的核科學(xué)事業(yè)能盡快發(fā)展起來(lái)，魏寶文非常重視人才培養(yǎng)工作。他帶學(xué)生，注重教給學(xué)生們治學(xué)的方法，激發(fā)他們的創(chuàng)造力，鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。學(xué)業(yè)上，他是嚴(yán)師；其他方面，他又是學(xué)生們的益友。學(xué)生到他家，他總是熱情招待，并把大米送給他們煮稀飯吃。他們?cè)谝黄鹛接懣茖W(xué)，也探討社會(huì)和人生。研究生出國(guó)前，他總是千叮嚀萬(wàn)囑咐：要記住養(yǎng)育我們的這片熱土，要時(shí)刻想著祖國(guó)。學(xué)生們從魏寶文那里，不僅秉承了他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的作風(fēng)，也學(xué)到了他耿介曠達(dá)的品格。

如今，魏寶文培養(yǎng)的學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域各有建樹，各個(gè)都能獨(dú)當(dāng)一面，他的學(xué)生包括中國(guó)工程院院士夏佳文、甘肅省領(lǐng)軍人才趙紅衛(wèi)、袁平、原有進(jìn)……

2017年，魏寶文院士獲甘肅省科技功臣獎(jiǎng)。這是對(duì)魏寶文院士六十年如一日，心無(wú)旁騖潛心科研的至高贊揚(yáng)。

六十載恪物明理，一甲子盡智報(bào)國(guó)。從風(fēng)華正茂到年已耄耋，從普通科研人員到中國(guó)科學(xué)院院士……改變的是年華、是經(jīng)歷，不變的是對(duì)科研的不懈追求，是報(bào)效國(guó)家的那顆初心。過(guò)去，他是領(lǐng)航人，帶領(lǐng)這支踏實(shí)肯干的隊(duì)伍一往直前；現(xiàn)在，他依然是標(biāo)桿，只要國(guó)家需要，他仍將義不容辭地貢獻(xiàn)智慧和力量。魏寶文就是這樣永不停歇地探索著、奮斗著，他的心和祖國(guó)緊緊連在一起。