加速器物理學(xué)家-陳佳洱

加速器物理學(xué)家——陳佳洱陳佳洱,中科院院士,,基金委員會顧問,國家“973計(jì)劃”專家顧問組副組長,中科院研究生院物理科學(xué)學(xué)院院長,(ICSU-CHINA)副主席,薩拉姆國際理論物理研究中心科學(xué)理事會理事,日本原子能機(jī)構(gòu)(JAEA)顧問等職。2000(Fellow,CharteredPhysicist),田大學(xué)、香港中文大學(xué)和英國盧孚博魯大學(xué)榮譽(yù)理學(xué)博士學(xué)位。一、父親影響樹立對科學(xué)的向往1934101,在他的記憶中,自小家里有很多書,書,,父親每天寫書編書,,童年的陳佳洱曾想去當(dāng)作家,而同樣是父親,上了追求科學(xué)的道路。陳伯吹生活在中國最動蕩的年代,面對飽受欺凌的中國,他深知“科學(xué)太重要了”。即使在寫作上有很深的造詣也絲毫沒有減弱他對科學(xué)的向往。他不止一次的對陳佳洱說:“如果不是家里清貧,我會去念數(shù)學(xué),用科學(xué)富強(qiáng)祖國?！备赣H對科學(xué)的熱愛,也灌注到了對陳佳洱的教育中。陳佳洱記得,他還很小的時(shí)候,父親總是一個人在書房中寫作,有一天,陳佳洱悄悄溜進(jìn)去,卻正好遇上雷雨天氣時(shí)的電閃雷鳴,一下子就被嚇哭了。父親一邊安慰他一邊問為什么會打雷,,,父親說不對,打雷是云層里的正電和負(fù)電碰撞的結(jié)果。說完還剪了幾個小紙人做實(shí)驗(yàn)。父親生動有趣的“戲”,讓陳佳洱開始愛上了科學(xué)。陳佳洱上中學(xué)后,住宿在學(xué)校里。但只要上映有關(guān)科學(xué)家的電影,父親都會接他去看。如《發(fā)明大王愛迪生的條件下,歷盡艱辛,用手工處理放在缸中的85600次結(jié)晶,0.1毫克的鐳后,年少的陳佳洱大受感動,父親就鼓勵他要學(xué)習(xí)居里夫人,做一個對科學(xué)有貢獻(xiàn)的人?？梢哉f是父親對科學(xué)的熱愛,指引了少年陳佳洱對科學(xué)的向往。正如陳佳洱說的:“文學(xué)和科學(xué),如同父親的兩只臂膀,都是父親的最愛。父親窮其一生耕耘著兒童文學(xué)事業(yè),二、大學(xué),物理學(xué)家的起點(diǎn)“考大學(xué)的時(shí)候,我既想上北京大學(xué),也想上海上交通大學(xué),心里也沒有想好。我父親有幾個朋友是地下黨的黨員,他們建議我應(yīng)該到老解放區(qū)去上大學(xué),結(jié)果我就報(bào)了一個大連大學(xué)。我報(bào)的不是物理系,是電機(jī)系。因?yàn)槟菚r(shí)候?qū)﹄娪信d趣,而且我覺得解放了國家要強(qiáng)大,需要發(fā)展工業(yè)?！痹谌チ舜筮B大學(xué)、吉林大學(xué)之后,陳佳洱還是通往了他少年時(shí)便深切向往的燕園。與北大擦身而過在陳佳洱看來并不是遺憾,而是幸運(yùn),大珩、朱光亞等等,都是我國非常著名的科學(xué)家,陳佳洱在這些名師門下開始了他的大學(xué)生活,因此打下了非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。那時(shí),王大珩先生是物理系主任,在陳佳洱這些年輕學(xué)生的心中,是大師名家但他總是親自帶著學(xué)生們做物理實(shí)驗(yàn),要求非常嚴(yán)格,每次做實(shí)驗(yàn)前總是要問學(xué)生是如何考慮的、目的是什么、準(zhǔn)備怎么做等等,做完了還得將實(shí)驗(yàn)報(bào)告、有關(guān)數(shù)據(jù)表格都做好,經(jīng)他審看打分認(rèn)可后才行。1952,陳佳洱隨其專業(yè)從大連大學(xué)轉(zhuǎn)到了吉林大學(xué)。上大學(xué)三年級的時(shí)候,給他上原子物理課的老師,名科學(xué)家朱光亞。后來,朱光亞先生還指導(dǎo)了陳佳洱的畢業(yè)論文。師生倆都沒有預(yù)料到,這種師生關(guān)系和共同的學(xué)術(shù)研究方向,到了北京大學(xué)。在吉林大學(xué)讀到快畢業(yè)的時(shí)候,陳佳洱準(zhǔn)備考北大的研究生,走進(jìn)他夢寐以求的北大校園。但愛才心切的系主任余瑞璜教授,卻因?yàn)殛惣讯膬?yōu)異成績,讓他不去北大讀研究生,將他留在了吉林大學(xué)。19551月,中共中央書記處擴(kuò)大會議討論后,展核武器、建立中國原子能事業(yè)的決策。那年春天,教育部下調(diào)令,將陳佳洱的畢業(yè)論文指導(dǎo)教師朱光亞調(diào)往北大。朱光亞先生調(diào)走后不久,一紙調(diào)令,也將陳佳洱調(diào)到了北大。那時(shí),從各地調(diào)到北京大學(xué)參加籌建物理研究室的教師中,既有朱光亞這樣一些教授,也有一些副教授和講師,陳佳洱是唯一的助教,剛剛二十出頭,剛報(bào)到時(shí)一些領(lǐng)導(dǎo)不認(rèn)識他,見了他時(shí)還很詫異從哪兒來了個小孩。但任務(wù)非同一般,要求這批從五湖四海走到一起的科學(xué)家,在一年左右的時(shí)間,緊急地去全國高校中選調(diào)一百名學(xué)生,一個是根據(jù)教學(xué)需要立刻建起一座實(shí)驗(yàn)室來。當(dāng)時(shí)給陳佳洱布置的任務(wù)是出去招生,那時(shí)離正式開學(xué)的日子只有兩三個月了,陳佳洱與同事們馬不停蹄地去北京大學(xué)選調(diào)了一批優(yōu)秀的大三學(xué)生,又到吉林大學(xué)、武漢大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)去選拔了一批,招生歸來,建立實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)又落在了陳佳洱肩上。陳佳洱負(fù)責(zé)帶領(lǐng)幾位剛畢業(yè)的助教,籌建原子核物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)室,們做實(shí)驗(yàn)室和教室。有好多儀器、器材沒有,錢先生就讓中科院的近代物理所的器材室提供,,,室很快建立起來了。當(dāng)時(shí)幾乎每個實(shí)驗(yàn)都要用到核子計(jì)數(shù)管,所以陳佳洱專門搞了一個小的車間,,,,稱之為“死時(shí)間”,,怎么顯示出來,怎么讓學(xué)生知道計(jì)數(shù)管有這個特性呢?陳佳洱就專門設(shè)計(jì)一個電路,進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過多次調(diào)試和調(diào)整后真能工作了。當(dāng)示波器出現(xiàn)死時(shí)間的圖形時(shí),他非常高興。正當(dāng)他為首次得到的波形在自我欣賞時(shí)。驀然聽到一聲“這個波形很漂亮嘛”,回頭一看,沒想到朱光亞老師早就不聲不響地站在他后面看了多時(shí)了,朱先生的稱贊讓陳佳洱興奮不已,之前的疲勞。三、“加速器”之路1963年,,從事等時(shí)勞森,二人都是英國皇家學(xué)會的會員。當(dāng)時(shí)回旋加速器的一大難題是,加速器引出束流的強(qiáng)度通常只有注入流強(qiáng)的百分之十幾。離子是如何丟失的?勞森讓陳佳洱,將實(shí)驗(yàn)診斷與理論分析及計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合,逐圈分析各軌道的粒子動力學(xué)特性,束流衰減的機(jī)制。在此基礎(chǔ)上,他采取相應(yīng)措施,使束流的傳輸效率提高了三倍以上。其間他還用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了越隙共振的存在,并發(fā)展了用正弦波電位器調(diào)整諧波場來控制離子軌道中心,1965際回旋加速器會議上發(fā)布,受到了國際同行們的重視。后一方法在“文革”后也被國內(nèi)研制的兩臺回旋加速器所采用。1972年,陳佳洱開始致力于研制螺旋波導(dǎo)加速器的工作,從理論上研究了導(dǎo)致螺旋線的動態(tài)不穩(wěn)定的特性,并通過研制強(qiáng)度更高的短螺旋線耦合結(jié)構(gòu)和調(diào)整負(fù)載因子等辦法,解決了從結(jié)構(gòu)到穩(wěn)定運(yùn)行的一系列問題,建成了第一臺可用的螺旋波導(dǎo)加速器樣機(jī)。之后,他和同事們研制的螺旋波導(dǎo)聚束裝置獲得了北京市科技成果二等獎。19828月,陳佳洱前往美國紐約州立大學(xué)石溪分校核結(jié)構(gòu)研究所,束流輸運(yùn)元件的組合群聚等時(shí)輸運(yùn)系統(tǒng)上,將這一研究成果編制成控制脈沖化系統(tǒng)的專用軟件,,,運(yùn)行起來既方便又可靠。石溪的同行們把這種運(yùn)行方式稱為“陳氏模式”,一直沿用至今。經(jīng)過努力,陳佳洱和同事完建造了一臺能量為4.5MV的靜電加速器,海外同行的幫助,在短短幾年里創(chuàng)建了第一臺射頻效率達(dá)到國際前列的螺旋波導(dǎo)RFQ(射頻四極場)只射頻超導(dǎo)加速腔,并在牛津大學(xué)贈送的2X6MV串列加速器的基礎(chǔ)上建立了第一臺面向用戶的碳-14超高靈敏度質(zhì)譜計(jì),為后來的國家重大項(xiàng)目“夏-商-周斷代工程做出了重要貢獻(xiàn)!”30余年,已取得一批