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王文涛:心之所向 坚定追光

2022-06-09 中国科学报 张双虎
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王文涛(前)在指导学生进行实验。受访者供图

  盒饭、地铺、毛巾擦浴……近段时间,这是2022年上海“最美科技工作者”、中科院上海光学精密机械研究所(以下简称上海光机所)强场激光物理国家重点实验室研究员王文涛已经习惯的起居条件。

  疫情期间被“困”在实验室加班,但他对此并不介意,甚至还有一丝“庆幸”。“比起家里,封控在所里我心里更踏实,还能专心搞搞研究……”接受《中国科学报》电话采访时,王文涛的描述云淡风轻。

  尽管不少人已经知道了王文涛和团队将“梦之束”变成“现实之光”的事迹,但鲜为人知的是,他们在迎来“高光时刻”之前所经历的“灰暗”、在“追光”历程中的艰辛和执着。

  “高光”和“灰暗”

  2004年,美、法、英等国科学家首次在实验中取得激光尾波场电子加速的突破,成果被冠以“梦之束”的名号。此后,利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光,特别是X射线波段的自由电子激光,便成为该领域科学家共同追求的前沿。

  2012年,中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室基于激光尾场加速,申请了国家重大仪器项目,开始同美、法、德、日等国同台竞争。此时,“梦之束”距科学家的梦想相差“千里”,这条“追光”之路注定崎岖坎坷、充满艰辛。

  2018年,王文涛和团队成功研制出稳定台式化激光电子加速器,其产生单能电子束的重复率为100%。这标志着我国在台式化粒子加速领域率先实现了从实验到仪器最为关键的转变。

  此后,王文涛和团队一路“开挂”,迎来了多个“高光时刻”。

  2019年12月31日,团队用激光加速器得到的“梦之束”驱动,产生了台式化自由电子激光的“现实之光”,在国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外波段自发辐射放大输出。随后,王文涛在《物理评论快报》《自然》等期刊接连发表论文,获得授权发明专利,并获“中科院青促会优秀会员”“中国光学十大进展”“中科院年度创新人物”等荣誉。

  然而,“追光”之路并非坦途。2017年,该团队曾因技术方案问题遭遇重大挫折。

  “那段时间,如果没有一种精神力量支撑着,没有领导的鼓励和支持,我可能就放弃了。”王文涛回忆说,“原有的方案在经历3年尝试后迟迟不能‘出光’,这意味着整个装置建设可能要推倒重来。”

  关键的“调整”

  2013年,该重大仪器建设之初,王文涛等人在实验室墙上挂出了“加班奋战三百天,不见出光誓不还”的大字标语。那原是表达团队对完成一项国家重大科研任务和重大科学挑战的决心。

  “没料到实际挑战远比我们预想的严峻”。

  项目一开始,该团队就在严谨推算和充分论证的基础上制定了一套初始方案,并围绕该方案展开工作。“这个方案在理论上完全没问题,但实验中就是测不到信号。”王文涛补充说,“我们尝试了3年,做了很多努力,就是走不通、技术上实现不了。”

  按照原定计划,该项目要在2018年年底完成,但装置怎么调试都“出不了光”。那段时间,王文涛从早到晚,“满脑子都是实验的事”。研究人员通常在晚上干扰最小的时候做实验,到夜里12点左右回家休息。无论睡多晚,王文涛总是第二天早上5点就醒来,因为脑子里一直在盘算着实验方案的推进问题……

  “也不是失眠,就老是觉得心里堵着东西,非常煎熬、非常焦虑。”王文涛说。

  眼看自己的同龄人不断做出成果,自己这边却看不到“出路”。既发不出像样的论文,项目又停滞不前,这让王文涛越来越困惑。

  “原来一直认为,组织上把这么重要的科研任务交给我,是因为我在这个领域做得不错,但现实就这么磨人,日积月累,我心里压力越来越大。”王文涛觉得自己像张弓,不断被拉满、拉满,越来越绷紧、绷紧,就是射不出去那支箭,无法达到目标。

  “向世界证明,这个方案不可行,也是一种成功。”关键时刻,项目负责人李儒新院士的鼓励给了王文涛巨大力量。

  痛定思痛,团队开始调整方向,尝试第二种、第三种方案……

  3年的探索虽然没有达到预期,但也有不小收获。新方案吸取了原有方案的经验,提升了装置的稳定性,优化了技术路线,采取了更有效的措施,提出并率先验证了“协同注入”“啁啾补偿”“紧凑型辐射束线”等多种创新方案。

  2019年年底,梦想不负奋斗,团队终于用激光加速器得到的“梦之束”,驱动产生了台式化自由电子激光的“现实之光”。

  践行“七字真言”

  该实验室的创立者、中国强场激光物理研究奠基人徐至展院士有一句关于科学家精神的七字真言(执著、献身、攀高峰),在上海光机所流传甚广,“可以说影响了我们几代科研工作者”。

  作为上海光机所培养的“土博士”,2010年王文涛博士刚毕业就接受了考验。

  当时为响应国家发展基于强激光的超高梯度电子加速技术需求,博士期间专攻激光和稠密等离子体作用的王文涛需要转到一个新领域。“一个是跟固体作用,一个是跟气体作用,两个方向差别比较大,我需要重新开始。”王文涛说。

  实践证明,对有“执著、献身、攀高峰”精神传统的“上光人”来说,这个考验算不了什么。

  2015年,研究正吃紧,王文涛又初为人父,经常面临“我走娃未醒,我归娃已睡”的无奈。今年疫情期间,他们承接的项目处于关键节点,王文涛等人在遵守各级防疫政策的前提下,毅然申请返所复工,吃住在实验大楼,封闭开展实验。相比2017年团队经受“重大挫折”都“挺”了过来,“这不算什么困难”。

  得到复工许可后,7名接受封闭管理的研究人员去“羲和激光”大楼前,都“带足了换洗衣物”。因为不知道会封控多久,他们已经做好了在办公室“生活”的准备。

  因为腰椎不好,王文涛睡不了行军床,这段日子一直在办公室打地铺。“地上铺个垫子,再铺个床单,放床被子就解决了问题。”在王文涛的讲述中,生活上的不便“都不是事儿”。

  “承担国家重大仪器项目研制要有使命担当,敢挑重担;要有‘咬定青山不放松’的科学精神,能耐得住寂寞,为实现既定科学目标心无旁骛、不断努力。”王文涛说,“基础研究要想实现跨越式发展,需坐冷板凳,少计功利得失,这样才能不忘初心,坚持走下去。”

 (原载于《中国科学报》 2022-06-09 第3版 综合) 
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