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“追光者”王文涛:我(wo)是(shi)一块砖,哪里需要往哪搬

中新网上海7月26日电 题:“追光者”王文涛:我(wo)是(shi)一块砖,哪里需要往哪搬

记者 郑莹莹

“我(wo)是(shi)一块砖,哪里需要往哪搬。”42岁的(de)王文涛说。他(ta)是(shi)中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研究员,也是(shi)2022年上海“最美科技(keji)工作者”之一。

王文涛的(de)科研工作与光有关——自由电子激光。

他(ta)说,其实自己原来不是(shi)做这一领域的(de),后来把研究方向转成这个领域,在一个并不熟悉的(de)领域,从零开始。

他(ta)介绍,可以将X射线自由电子激光比作一台“X射线照相机”,它(ta)的(de)快门(即:超快时间(shijian)分辨)、分辨率(即:超高空间分辨)、曝光量(即:超强峰值亮度)十分先进,可用于探测物质内部动态结构和研究光与原子、分子和凝聚态物质的(de)相互作用过程,极大地促进物理、化学、结构生物学、医学、材料、能源、环境等多学科的(de)发展。

X射线自由电子激光装置规模大,造价昂贵,难以快速普及。国际上从2006年就开始自由电子激光的(de)“台式化”研究,中国科学院上海光学精密机械研究所从2012年启动相关项目研究,是(shi)中国国内的(de)第一家。

2011年,王文涛所在的(de)团队(tuandui)(dui)开始致力于激光加速电子束品质与稳定性的(de)提升,期望在台式化自由电子激光的(de)研究中率先实现突破。但这项研究,并不是(shi)一件容易的(de)事情。

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、日等国在台式化自由电子激光展开竞争。尽管组建(jian)好(hao)了一支青年团队(tuandui)(dui),但此时实验中的(de)电子束品质,距离实现梦想相差千倍以上。这支团队(tuandui)(dui)开启一场崎岖坎坷、充满艰辛的(de)追光之旅。

这一研究有个非常核心的(de)内容就是(shi)激光电子加速技术,但做到能用是(shi)需要有好(hao)的(de)品质,并且连续稳定产生,彼时,世界上还没有团队(tuandui)(dui)做到过。

有尝试,就会有失败,在最终方案实现之前,王文涛说,团队(tuandui)(dui)尝试过四种方案。

2017年,项目遭受重大挫折,原有的(de)设(she)计方案在经历了3年尝试后,宣告失败,这意味着整个装置建(jian)设(she)要推倒重来,整个项目团队(tuandui)(dui)受到了沉重打击。那段时间(shijian)团队(tuandui)(dui)充满了挫败感和对(dui)不能如期完成项目的(de)焦虑。项目负责人(ren)——中国科学院院士李儒新说:“(我(wo)们(men))向世界证明,这个方案不可行,(这)也是(shi)一种成功。”

在成员们(men)的(de)相互鼓励和理解下,团队(tuandui)(dui)开始尝试第三种、第四种方案……

“从希望到失败,你(ni)不知道什么时候,什么方案一定能成功,能够坚持下来,才是(shi)其中最为重要的(de)。”王文涛说。从2013年到2018年,整整五年,团队(tuandui)(dui)才实现了电子束的(de)连续稳定产生,实现了从加速技术到加速器的(de)转变。”

2018年,王文涛和团队(tuandui)(dui)成功研制了稳定台式化激光电子加速器,产生单能电子束的(de)重复率为100%。这意味着中国在台式化电子加速领域实现了从实验到仪器最为关键的(de)转变。激光尾场电子加速器的(de)实现,为台式化自由电子激光的(de)研制奠定了坚实的(de)基础。

2019年12月31日,团队(tuandui)(dui)将激光加速器得到的(de)“梦之束”驱动产生了台式化自由电子激光的(de)“现实之光”。

“接近3000天,我(wo)们(men)才把这个事情做出来,非常不容易。”他(ta)说。

研究团队(tuandui)(dui)在国际上率先完成了“台式化”自由电子激光原理的(de)实验验证,对(dui)发展小型化、低成本自由电子激光具有重大意义。相关研究成果作为封面文章于2021年7月22日发表在Nature(《自然》杂志)上。

在王文涛看来,团队(tuandui)(dui)在已有研究基础上的(de)大胆求证,自主创新,走一条别人(ren)没走过的(de)路,充满艰辛但又有独特的(de)魅力,“这条路上我(wo)们(men)是(shi)开拓者,走通之后,可以极大地培养我(wo)们(men)的(de)科研自信,这也是(shi)科研工作者可以自豪的(de)事情,这对(dui)于我(wo)们(men)今后的(de)科研道路是(shi)至关重要的(de)。”

下一步,王文涛将和团队(tuandui)(dui)一起继续提升自由电子激光的(de)输出功率和光子能量,并将其作为上海超强超短激光实验装置(“羲和”激光装置)中超快化学与大分子动力学研究平台的(de)重要组成部分,提供开放共享。(完) 【编辑:李岩】

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