柳卫平:从原子到恒星,核物理是他的科研“圆心”

光山新闻网 林晓舟 2020-05-21 16:10:13
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柳卫平:从原子到恒星,核物理是他的科研“圆心”  
 

恒星如何演化?构成物质世界的元素从何而来?近日,中国原子能科学研究院(以下简称原子能院)核基础和核数据创新团队联合国内外6家科研院所的同行,通过在串列加速器上对核天体物理反应的高精度测量,加深了人类对恒星演化的理解。这一研究成果发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》上。

“这个学科国内外竞争非常激烈,我们能够一直保持相对领先地位,得益于不满足现状、总想去做一些更有挑战性的研究和探索。”对原子能院副院长、核基础和核数据创新团队带头人之一的柳卫平来说,这也是他个人科研心得的浓缩。

用最微观的研究解决最宏大的问题

休闲西服、休闲鞋、双肩包,柳卫平的着装符合人们对科研人员的常规印象。但有别于一般科研人员,柳卫平非常健谈,他将外向的性格归因于多元化的成长经历:生于沈阳,3岁到北京,辗转浙江,9岁去贵州,17岁又从贵州考到北京大学。

柳卫平对新鲜事物的兴趣与生俱来。在物质匮乏的上世纪70年代,《十万个为什么》成为柳卫平的启蒙读物,书甚至被翻烂。

受在民航系统工作的父亲影响,柳卫平从小喜欢航模。1977年,15岁的柳卫平还是贵州一名初三学生。他给当时的北京航空学院(现北京航空航天大学)办公室写了封信,大意是自己特别喜欢航模,但又缺乏资料,能不能给寄点?让柳卫平没想到的是,对方真的给寄来了资料。他喜出望外,找来几个同伴一起,让航模飞了起来。

“我当时的梦想其实是考北航,做飞机设计师,去设计大飞机。”让柳卫平没想到的是,梦想在高考后发生了改变。按照高考成绩,柳卫平可以选择北大或者清华。“当时流行‘学好数理化,走遍天下都不怕’,北大在贵州招生的技术物理系带了物理两个字,所以我选了核物理。”

机缘巧合进了北大后,柳卫平对外界看来晦涩的核物理发生了浓厚的兴趣。“它是研究微观世界的,但能量密度又特别高,可以说是用最微观的研究解决最宏大的问题。核物理研究就像一个奇妙的游戏,我和同事如同一个个‘大小孩’,合起伙来‘搭积木’,共同还原核物理的终极真相。”

开启探索核物理世界的大门

1987年,25岁的柳卫平被选派到日本理化所做访问学者。

当时,日本理化所新建成一座回旋加速器。柳卫平一到日本,国际知名核物理学家谷畑勇夫(Tanihata)教授就任命他为寻找新核素的课题组负责人。在日本理化所加速器中心历史上,这是首次由外国人担此重任。

柳卫平迎来人生中第一次重大的挑战。“既然让我负责,我就一定要把项目做好。”不服输的柳卫平凭借扎实的知识基础,刻苦钻研,提出了一整套行之有效的寻找新核素的方案。

遗憾的是,临实验前,加速器的半导体探测器受潮影响使用,不得已换了另外一个探测器,结果后者分辨率不够高,实验的成果只在内部刊登,没有发表在学术刊物上。

“假如那个探测器没坏,可能是一个比较大的研究成果了。”但柳卫平庆幸的是,该实验开启了自己探索核物理世界的大门,进一步增强了探索的兴趣和自信。

值得一提的是,此后日本和美国使用了与柳卫平上述实验类似的构想,最终合成和鉴别了包括镓-61、锗-63两个核素在内的一系列丰质子新核素。

填补次级放射性核束物理实验空白

1989年,柳卫平作为访问学者的期限已满,面对日本理化所负责人的竭力挽留,他还是回来了。

“与其做装备精良的发动机上的一个齿轮,不如做一个相对比较粗糙的发动机的重要大梁。”写在日记本上的一句话,透露了柳卫平的心迹。

上世纪80年代以来,国际上对次级放射性核束的研究与应用方兴未艾,但从事这方面研究首先得有一个产生次级放射性束流线的实验装置。

1990年,28岁的柳卫平和56岁的原子能院核物理所研究员白希祥结成老少搭档,开始了对这一课题的探索。

自己白手起家建造实验装置,难度和挑战不言而喻。柳卫平形容,就像“要自己制造出一台照相机再学习照相一样”,一切要从零开始。