大科学装置铸就“中国枢纽”

2011-8-24 08:21 来源: 科学时报
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  实验装置是科学家的“枪”,随着知识探索的不断深入,科学家对实验装置的需求也向着大型、复杂、综合的方向迅速发展。

  现在,世界上许多国家级实验室里,人们都可以见到不同肤色、不同语言的学者在一起工作;而在一些大科学计划、大科学装置的建立中,对资金、技术和人力的需求往往超过了一个国家的能力。国际合作由此日渐成为各国科研机构的不二选择。

  实验室里的国旗墙

  在中科院高能物理所北京谱仪III(BESIII)狭长的地下实验室尽头,有一面特殊的墙,墙上挂满了五颜六色的各国国旗。

  “墙上的国旗代表着现在参与北京谱仪III的合作单位。”高能物理所常务副所长、BESIII国际合作组发言人王贻芳告诉《科学时报》记者,“现在搞高能物理研究的人,都知道北京谱仪。”

  截至今年6月,BESIII合作组国内外成员单位已扩大到49个,其中外国单位20家,中国香港2家,合作组专家达300多人。

  用王贻芳的话说,在北京谱仪之前,中国对高能物理的贡献度“几乎为零”。直到1988年,BESIII的前身——北京正负电子对撞机(BEPC)和北京谱仪建成并投入运行后,这样的局面才得以扭转。

  基于北京谱仪,高能物理所也取得了一批重要成果,发表科学论文达150多篇,跻身于世界八大高能物理研究中心之一。

  “中国现在已经是世界高能物理界的一支举足轻重、不可或缺的力量。”提起这几十年的变化,王贻芳感到自己和合作组同事的努力全都值了。

  中国的,世界的

  坐落在上海张江高科技园区的上海光源,是我国迄今为止最大的大科学工程,同时也是目前世界上性能最好的第三代中能同步辐射光源之一。

  2004年开工不久,上海光源工程经理部就发现了人力资源的严重短缺。根据当时的测算,上海光源工程建设期间需要约380人的骨干队伍,但开工时却只有130人左右。因此,工程经理部开始注意从国外引进或短期聘请工程建设特别需要的专家,不久就收到了明显效果,工程在编人员很快超过了200 人。

  为了保证上海光源建成时仍居国际先进水平,工程经理部积极开展国际合作工作,与国外各主要同步辐射实验室建立了良好的合作关系,进行人员和技术的交流,及时了解国际同步辐射装置的发展趋势、新技术的发展方向,在工程建造过程中得到了国际上的帮助与支持。

  上海光源开工一年内,就已有外宾来访47人次,涉及11个国家;出访40人次,涉及8个国家。

  安装在中科院近代物理研究所兰州重离子加速器上的ECR离子源,也离不开以“ECR离子源之父”、法国格勒诺布尔技术研究所物理学家Richard Geller为代表的国际同行们的鼎力帮助。

  Richard Geller曾几次到近代物理所介绍有关技术。经过与外国专家的交流,近代物理所离子源组在过去十几年间,先后自主研制了4台具有国际先进或领先水平的高电荷态ECR离子源。

  2008年,该所副研究员孙良亭获得了首届Richard Geller奖。近代物理所离子源组也在两年内获得了国际离子源领域两项最重要的国际奖项,被认为是目前国际上最活跃和最具创新能力的离子源小组之一。

  像Geller这样“无私奉献”的老外,在中科院各大科学装置的建设和运行中还有很多。科学家们明白,大科学装置是技术复杂的综合性工程,它涉及到许多不同的学科领域和高新技术,只有大家通力配合,才能解决关键的技术问题,为人类共同的科学事业争取时间和节省经费。

  始于装置 瞄准未来

  不管是中科院大科学装置里的“老大哥”北京谱仪,还是近年来赫赫有名的上海光源和合肥强磁场,这些大科学装置都不约而同地冠上了中国的地名。它们在各学科领域发挥重要作用的同时,也让长期以来发达国家在高技术领域对我国的“冷战”思维迅速转变。

  这些大科学装置的落户,让中国终于有条件作为东道国,组织多国科学家参与的大规模科学实验,推进以我国为主的国际科技合作。

  托卡马克(Tokamak)是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。通电时,托卡马克内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中的等离子体加热到很高的温度,以达到核聚变的目的。因此,托卡马克被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。

  在国外同行研究的基础之上,1994年,中科院等离子体物理研究所通过国际合作,研制出HT-7超导托卡马克,使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家,中国聚变事业从此走上了国际舞台。

  2007年,该所独立设计制造的世界上首个全超导托卡马克装置“东方超环”(EAST)通过验收,进入实验阶段后,“东方超环”面向全世界聚变领域的专家开放。2010年,近百人次的国内外同行参加了实验,并取得了许多重要的成果。

  作为“十一五”国家重大科技基础设施,稳态强磁场实验装置尚未全部完工,主持建设的中科院合肥物质科学研究院就迎来了一波又一波的国外考察团队,一些世界知名的学者也陆续被聘为中科院强磁场科学中心的研究员。

  而上海光源的用户则几乎“挤破头”。从2009年5月6日试运行以来,上海光源在短短半年多时间里,中外用户的数量就上升到了4位数。

  承担上海光源建设的中科院上海应用物理所也因此受益。通过上海光源项目,应用物理所与英国、日本、法国、德国等国家的同步辐射光源及其研究机构建立了全面的合作与交流关系,并与美国五大实验室保持着密切的人员交流与技术合作。

  2007年,大亚湾反应堆中微子实验在我国启动,它不仅成为具有重要国际影响力的大型基础科学研究项目,也是中美两国历史上最大的合作项目之一。

  这样的例子不胜枚举。截至2010年底,中科院已与全球50多个国家和地区签署院级合作协议200多个,所级合作协议1000多个,每年在研国际合作项目800余项。

  2009年、2010年两年间,有近500名国外高水平专家来华参与大科学装置的建设和研究。而2010年6月30日中科院与国家外国专家局签署的《引进国外智力为大科学装置服务合作框架协议书》,则标志着我国大科学装置引智工作进入了新的层面。

  相识系于缘,相交系于诚。透过这些扎根中国的大科学装置,国际合作的含义早已超越了“凑份子”的阶段。中外科研人员互访、合作开展科研项目、联合培养研究生等越来越丰富的手段,让中国在科技全球化的浪潮中,逐渐成长为一个融合与开放的枢纽。