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王宏伟:行走在核物理实验研究之路上

来源:  发布时间:2017-10-12

本刊记者 范佳乐

  
  
  我国基础核物理研究发展于上个世纪五六十年代,迄今为止,取得了令人瞩目的成就。众多基础研究论文、核结构相关领域热点研究、串列加速器、重离子加速器,放射性次级束装置,强流重离子加速器这些成就的背后,是核物理科技工作者们数十年锲而不舍的坚持。
  作为基础学科研究之一,核物理研究是人类探索微观世界的重要手段,它能通过核裂变获得核能源,为国家、社会的发展提供能源与动力;利用先进的探测设备,为核医学及影像为医疗事业提供了最先进的检测和治疗技术;通过建立、发展核理论,制造、升级核实验装置,为许多学科研究奠定基础。
  中国科学院上海应用物理研究所研究员王宏伟,十几年来一直将自己的热情倾注于热核性质、核反应机制,放射性核束与核天体物理,白光中子源以及激光电子伽玛源等方面的实验研究工作中,秉持我国核物理研究人员孜孜以求、不断开拓的精神,在这一研究领域中贡献着属于自己的力量。
  
踏上核物理研究之路
  
  1995年,王宏伟从内蒙古师范大学物理系毕业后,通过自己的努力考入了中科院近代物理研究所,第一次跨入核物理这一研究领域。硕士毕业后,他又选择继续留在中科院近代物理研究所,一边进行放射性束物理实验研究一边进行博士学位的攻读。在他的不懈努力下,2002年,王宏伟顺利获得理学博士学位。
  博士毕业后,王宏伟并没有停止自己向前的脚步,而是选择继续汲取科研能量,并先后于2002年、2004年以博士后研究员和访问学者的身份前往法国国家重离子大加速器实验室GANIL进行研究交流。对于王宏伟而言,在GANIL进行研究的那些日子,充满着特殊的意义。在那里,他参加了法国著名实验核物理学家W.Mittig先生的非束缚核结构研究,参与了8He+p逆运动学弹性共振散射实验以及时间投影室TPC探测器的研制等,积累了丰富的研究经验。那段时间里,王宏伟节假日也往返于实验室和宿舍之间,每天坚持工作到深夜,在独处的日子里得到了很多思考和学习的空间。
  此外,在这段学习之旅中,王宏伟还有幸遇到了现南开大学物理学院院长罗延安教授,得到了罗延安夫妇的很多帮助,在罗院长夫妇即将回国时,罗延安教授还把他携带的核结构中文教材留给了王宏伟,凭借这本教科书的启迪以及参考文献,王宏伟在随后的一年中,自己编写了一套R Marix程序,用于非束缚核共振态激发函数的拟合。这段经历,为王宏伟的科研历程增添了不一样的色彩。
  2005年,王宏伟来到中科院上海应用物理研究所担任副研究员,从事上海激光电子伽马源的预研制工作,主要负责束线的部分机械设计和探测器获取等方面的工作。虽然环境有了改变,但他前进的心却一刻都没有改变过。
  2009年,王宏伟应邀前往美国密西根州立大学MSU和美国国家超导加速器实验室NSCL做访问学者,主要参与了活性靶时间投影室AT-TPC项目的研制,实验数据的处理和分析,R matrix程序的理论计算等。多年来在不同国家的不同实验室进行科学研究,对于王宏伟而言,是一份尤为珍贵的经验与体会。虽然国外在科研设备以及科研严谨性方面比国内好一些,但是国内在做出重大科研决策和抢占科研制高点上也有自己的优势,立足于上海应用物理研究所核物理室,他希望能够通过自己的努力做出一番成果。
  
坚持开拓 结出累累硕果
  
  一直以来,王宏伟所从事的研究工作都是沿着核天体物理这一主线而展开的,最终目的就是通过不同手段对核天体物理的一些比较重要的实验进行测量。
  从2001年开始,王宏伟就参与了国家自然科学基金项目“延迟粒子发射研究天体核反应速率”的研究,并在此之后开展了一系列国家自然科学基金项目的研究工作。2007年9月,王宏伟参加了CUORE(Cryogenic Underground Observatory for Rare Events)国际合作项目,CUORE实验的目的是为了测量无中微子双贝塔衰变是否存在,验证中微子是狄拉克粒子还是马约拉纳粒子,也就是说中微子是否是其自身的反粒子,这将使科学家能够回答为什么宇宙中的正物质远比反物质多得多,为什么人类能够在宇宙中存在的根本原因。加入CUORE合作组后,王宏伟所在的中国科学院上海应用物理研究所核物理室团队,主要进行了CUORE关键探测器TeO2晶体的纯度、本底及放射性测量,监测宇宙射线的影响等,与来自世界各国的130多位研究人员共同努力,在无中微子双贝塔衰变研究领域取得了重要进展。2017年,CUORE探测器开始了正式的数据采集工作。
  2009年9月,王宏伟还参与了科技部“973”项目暗物质的理论研究和实验子课题“液氙暗物质吨级探测器预研”,即锦屏山地下实验室PandaX研究项目,在这其中,他主要负责低本底Gamma探测器、中子探测器研制以及地下实验室环境的低本底材料检测。利用蒙特卡罗模拟程序MCNP,GEANT4等模拟探测器效率和探测器的构成等模拟分析和计算。目前PandaX已经从液氙有效测量质量25Kg发展到了1吨量级,并进行着持续的数据采集。
  2015年,王宏伟开始负责上海光源二期线站-激光伽玛线站(SLEGS)建造工作。上海光源二期工程为国家发改委“十二五”大科学装置项目之一,将新建16条线站,耗时6年、总预算为16.8亿元。王宏伟所负责的是SLEGS项目是在上海光源上建造一条用于核物理研究的先进线站,利用激光康普顿散射产生兆电子伏特的伽玛射线,为国内核物理实验研究提供新的束流条件和测量工具,并首次采用可变碰撞角度的方法实现伽玛能量的连续可调,参数性能达到国际先进水平。
  在他的讲述中,记者了解到,早在1998年上海光源征集用户意见的时候,就由上海应用物理研究所沈文庆院士等提出了建造这一装置的设想,但却在近二十年之后才得以实现。现如今,这一放射源装置是国内唯一一个能达到0.4~20兆电子伏特能量的装置,通过这一装置所得到的伽马射线,对我国光核反应的核数据测量,核结构性质的研究,核天体物理中比铁重的元素的产生路径研究,伽马探测器的定标以及伽马射线的成像具有非常重要的应用作用。
  从王宏伟所做的科研工作中,我们不难看出,这些年他一直都没有停止过科研探索。今后,他还计划投入到激光核物理研究这一前沿方向,作为自己今后研究的重点,以期实现科学研究中的进步与飞跃。
  
常怀感恩之心 永不停止进步
  
  时光匆匆,1971年出生的王宏伟已从事科学研究将近20年。这一路上,他那份感恩与进取之心始终没有一丝动摇。硕士与博士时期,王宏伟在中科院近代物理研究所这一中国唯一一个重离子加速器国家实验室里度过了一段难忘的岁月,他的硕士、博士导师不仅具有很高的学术造诣,对待学生以及身边的人也很耐心、平易近人,在科学研究以及为人处世中都在无时不刻感染着王宏伟。在那里王宏伟接受了很好的实验知识技能训练,为他今后的科研之路打下了坚实的基础。来到中科院上海应用物理研究所之后,王宏伟在沈文庆院士和马余刚研究员的带领下接触了更多的科研项目,包括最早参与的CUORE和PandaX项目低本底测量研究以及现在新的中子源和伽玛源的源建设,他以前所积累的科研能量都得到了更好的释放。现如今,他和课题组项目团队的同事都非常努力而且对科学研究抱有极大的热情,和他们一起进行科学研究,王宏伟感觉非常幸福。
  同时,作为硕士生和博士生导师,王宏伟一直希望自己所带领的学生能够学到实实在在的实验技术和技能,使他们以后不管在科研单位还是企业研发当中都能够独当一面。在日常的学习过程中,王宏伟会在研究生的课程学习阶段就让学生们学习掌握一些实验核物理的专门知识,在实验室日常工作中布置给学生一些动手能力培养题目,让他们去更好地了解和学习核物理实验所需要的专门知识,从而为他们今后科研工作的展开奠定基础。
  人生在勤,不索何获。对于未来,王宏伟表示,他还将继续和课题组成员参与到国家大科学装置的研究中,和他们共同努力在这一领域做出更多优秀的成果。他会保持着那份坚守与乐观,在核物理领域研究中再攀高峰,实现其“宏伟”之志!
  

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