王文涛|王文涛:找准梦想切入点

■采访人员 张双虎
2019年1月11日凌晨3点,从中国科学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里传出一阵欢呼 。这欢呼声意味着,该所研究员王文涛团队在历经3000多个日夜奋战后,将“梦之束”变成了“现实之光” 。
如果说灵感是对艰苦劳动的奖赏,那么创新或许可以看作对追求梦想者的鼓励 。日前,获得2021年中国科学院年度创新人物殊荣后,王文涛淡定地表示,取得领先世界的突破,“不只是团队辛苦加班换来的,更重要的是在深挖物理机制的基础上不断尝试、不懈追求、不停创新” 。
日常工作“孕育”创新
在上海光机所强场激光物理国家重点实验室门口的LED显示屏上,一行标语格外醒目——“加班奋战三百天,不见出光誓不还” 。王文涛对《中国科学报》说,“2013年实验室刚建好,我们就立下了这样的誓言 。”
2012年,王文涛带领一支年轻的队伍开始激光尾场电子加速和新型台式化辐射源研究 。一开始,他就清楚地意识到,从事这项研究意味着坐很长时间的“冷板凳”——不但发不了文章、得不到专利,甚至晋升和得到同行认可的时间也延长了很多 。
当时,上海光机所非常支持这群年轻人,想尽办法为他们解除“后顾之忧” 。团队就用这句铿锵的口号,表达了全力以赴的决心 。“‘三百天’是个虚指 。”王文涛说,“一年365天,我们加班的天数实际上远远大于300天 。”
因为进行激光尾场电子加速研究涉及精细的“调光”过程,而晚上安静的环境更有利于实验,所以加班成了常态,他们基本上每天都忙到深夜 。
自由电子激光分为三步 。一是用激光驱动 。激光器组每天把激光器准备好、把激光调好,聚焦到气体分子上,激发出电子产生微波场 。二是调光的品质 。三是将电子束调稳并达到长距离传输,实现出光 。
“微波场就像船在海上高速前进时产生的尾迹,会把电子卷进去一起向前 。因为光速很快,就带动电子接近光速,从而获得较高的能量 。”王文涛解释说,“激光器组花两个小时调出光,再用四五个小时调稳、传输 。这个过程非常枯燥,每天都得来一遍,而且前面任何细微抖动或偏离,电子束就传不到后面去 。”
就这样,原本以为两三年就能完成的工作,他们日复一日地“打磨”了五六年 。
“在这个过程中,很多工作进行了创新 。”王文涛认为,完成这项工作首先要克服一些传统的物理难题,比如激光等离子体的不稳定性、强激光的非线性效应不稳定、小尺度加速器的物理局限等 。
团队提出并率先验证“级联尾场”“梯度注入”“协同注入”“啁啾补偿”等多种方案,验证了级联尾场加速机制,取得激光驱动产生国际最高品质(亮度接近最先进的直线加速器)、最低能散(千分之二)电子束等多项世界领先成果,实现该领域从跟跑到领跑 。
挖掘深层次的物理问题,并从原理性出发,找准切入角度,提出开拓性方案,通过巧妙的实验和技术手段实现这些方案,这是王文涛团队长期以来对“创新”一词的理解 。
“随着现代物理学的发展,基本物理原理、物理体系上的创新可能不会出现了,更多的是从实验技术和实验方案上进行创新和提升 。”王文涛说,“这或许可称作方法创新或技术创新,关键是要找准切入点 。”
出现第一缕霞光
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 。该成果在《自然》作为封面文章报道时,用的标题就是“dream beam”(梦之束) 。

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