文、图/广州日报全媒体记者马骏 通讯员张玮
身处地下18米、全年工作6500小时、每天发出200万束“子弹”,每束子弹有16万亿个质子、粒子高能加速后以0.92倍光速奔跑……中国高能物理学家用六年半的时间精心建造的这一“超级显微镜”——中国散裂中子源,就位于东莞松山湖科学城之内,它到底开辟出怎样一个微观天地和高能天地?
中国科学院院士、中国散裂中子源总指挥、粒子物理学家陈和生,受邀做客CCTV-1《开讲啦》,于本月2日晚10时30分于新年“第一讲”揭秘这一大科学装置的奇妙“高能”,讲述大科学装置背后的家国情怀和他的“高能人生”。
1秒跑27万公里粒子“跑丢”怎么办?
半辆小汽车、一层楼、一个体育场……在《开讲啦》节目开始,青年们猜起了这个超级显微镜的大小。而正确答案让大家惊掉下巴:它有40个足球体育场那么大!
为什么一个显微镜会如此巨大?它和“高能”又有何联系?对此陈和生院士解释道:“物理规律就要求,你要研究的尺寸越小就需要越高的能量。为了得到很高的能量,就需要很大的尺度,很大的加速器,这就是这个世界的奇妙之处。”
他坦言,一个装置巨大而复杂,哪个小地方控制出了点毛病,粒子就跑丢了,这是科学家们最头疼的情况。2017年,在中国散裂中子源第一次打靶之前,他率领团队到英国散裂中子源访问。当时英国散裂中子源的所长提醒:“你们得有思想准备,世界上的这些散裂中子源,第一次打靶的时候,都有十天半个月,不知道这个粒子上哪儿去了,等于说开关按下去啥也没有。”
1秒跑27万公里的粒子“跑丢”了怎么办?实际上,被称为“超级显微镜”的中国散裂中子源在打靶一开始即获得成功。对此该节目主持人撒贝宁直呼:“我们这个枪管和子弹好!”更了不起的是,在散裂中子源工作的科学家队伍平均年龄仅三十几岁,每一位年轻科学家的技术都相当过硬。
自中国散裂中子源投入使用4年多来,已经有来自国内外的100多个科研团队在此开展前沿科学领域研究和高技术研发。如今75岁的陈和生院士依然频繁奔波在北京和东莞之间,奔忙在科学一线,为国家大科学装置的运转和粤港澳大湾区的发展贡献着自己的“光与热”。
中国是高能物理领域的重要参与者
陈和生说,高能物理作为一个基础科学的前沿研究,大型的实验如果没有国际合作,是不可能存在的。中国早就是这个高能物理领域的重要参与者。
从1995年开始,陈和生就参加到阿尔法磁谱仪的国际合作当中。这个项目是要把人类第一个大型的磁体送到宇宙空间去研究寻找反物质,而其中极其关键的永磁体就是中国造!中国科学家用国内特有的稀土材料,加上独特“魔环”设计打造出完美符合各项严苛要求的永磁体。这个永磁体至今已经在太空中运行了11年,目前还在继续工作,获得了大量的科学数据。
网页和高能物理又有什么联系?实际上万维网最初是欧洲核子研究中心的科学家为了服务世界各地的科学交流而发明的。“当时我也在那儿,每一个实验有一两千个科学家,分布在全世界的各个地方,20个时区的时差如何交流?”陈和生进一步介绍称,于是英国的科学家利用当时刚刚产生的互联网,在上头开辟出一个空间,这个空间就是最早的网页。
1988年,中国科学院高能物理研究所的计算机就成为国际互联网一个结点,到了上世纪九十年代初,高能所将第一个网页引入中国,建立了中国第一个网页服务器。