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为强磁场事业添砖加瓦

  弹指一挥十年过去了。2017年9月,国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”通过国家验收,我们的强磁场技术被评为国际领先,三台水冷磁体指标创造了世界纪录,大型稳态混合磁体的超导磁体达到国际先进水平。我们的强磁场边干边开放,到国家验收时,用户依装置托从2011年到2017年9月国家验收时共发表1057篇论文,其中一区论文236篇,包括Nature 4篇,Science 2篇, Nature子刊 14篇,PNAS 4篇,PRL 15篇,JACS 6篇,Science Advance 1篇,这些论文中三分之一是我们强磁场中心完成的。这些论文中三分之一是我们强磁场中心完成的。

  忆当年,感慨万分。“七五”期间国家决定研制磁体,我接受研制脉冲磁体的任务,由于国内没有人做过,我带领几位年轻人,从调研文献开始,选取“磁通浓缩器”为建设目标。花了两年时间,我们用了两万元,制备出设计指标为50T的浓缩器,实验只得到13T。随后,我们对国际上报道的磁通浓缩器的结构和原理进行仔细推敲,发现它存在原理性错误,我们理论上证明磁通浓缩器无浓缩作用,论文投到《物理学报》,审稿者不相信我们发现国际上二十年来的错误。经过两年与几位审稿者的交锋,论文最终发表。随后我们用铜绕阻线圈得到37T磁场强度、32ms脉宽的脉冲磁体。

  那时,中国科大低温教研室参与了“六五”攻关,由上海冶金所制备的铌钛线,我们在脉冲场下测其性能。我带博士生作理论上的分析,1986年论文第一次用外文发表在国际刊物上。1987年,进入了高温超导研究热潮,我带硕士、博士们转向研究高温超导,磁体工作就此搁浅了。

  进入21世纪后,我国的科学研究突飞猛进,由于最初的实验条件跟不上,许多研究工作不得不到国外去做。此时,中科院等离子所的高秉钧向中国科学院基础局提出建40T的稳态磁场。早在20世纪80年代,高秉钧就在等离子体研究所建成了20T的稳态混合磁体,后来他应邀到美国国家强磁场实验室工作,与当时的实验室主任Hans一起提出了新的Bitter磁体方案,获得了世界上最高的45T稳态混合磁体。

  回国后,高秉钧一直呼吁在我国建立40T的稳态混合磁体,直到2004年在时任中科院基础局局长金铎的支持下有了进展,但建在何处,如何能得到发改委的认同仍是悬而未决的问题。后来,我们的努力得到中科院等离子体物理研究所和中科院合肥物质科学研究院的支持。时任中科院合肥物质科学研究院副院长的匡光力和高秉钧到实验室找我,当时匡光力已从事等离子体所的加热研究20年,并已取得重要成果,他为了强磁场全部放弃,全身心投入建设磁体,令我十分钦佩。

  从此我们三人同心同德全力投入,我们的分工是:匡光力是领导,负责全局,要解决很困难的电,电要求达到20MW以上,他要向各级领导汇报争取,还要说清为什么要建在合肥,等等;高秉钧负责水冷磁体本身的设计和建造,他对磁体本身很熟,又有建强磁场的经验;我的工作是对国内外的磁场下的科学问题进行调研,我也完成了初步的调研报告。2008年,发改委正式立项,中国科学院下文成立合肥强磁场的领导班子,任命匡光力为总经理,高秉钧为总工程师,我为首席科学家,邱宁为总经济师。

  班子搭起来了,下面是招兵买马干起来。匡光力组建四大支撑装置,并兼任研制混合磁体的超导磁体,高秉钧组建水冷磁体,我负责建外部的配套设备。如何能够很好地使用建成的高水平的磁体呢?我主持围绕着磁体建设一系列测试设备。我们的原则是:第一,建造独创性的实验装置;第二,建立的实验装置是通用性的,测试设备的性能要完整、齐全。

  强磁场下的科学研究,首要要建立一支自己的高水平研究队伍,我们从美国引进了田明亮,从日本、韩国引进张昌锦,从比利时引进杨昭荣,从法国引进皮雳等,建立了材料科学研究团队;叶朝辉院士给我们从美国引进了王俊峰,从德国引进钟凯,随后,王俊峰又推荐了美国哈佛大学的一批年轻人,组成了生命科学研究团队。在这两个研究团队里,又逐步地从国内、外吸引了一批优秀的年轻人。

  如何让这些年轻人尽快地成长起来呢?他们进入强磁场后,几乎都是“光杆司令”,没有助手,没有课题。我让我的博士后和博士加入他们的团队,我让博士后宁伟、杜海峰、博士生韦文森加入田明亮团队,让博士生邵继峰、姚雄、刘仲恒加入张昌锦研究团队,让博士后李志刚、博士生张志涛、顾川川加入杨昭荣团队,由皮雳组建科学实验部。由于这些领头人刚回国,尚未拿到经费,我将我的课题经费全部拿出,供大家使用。很快,他们得到了强磁场中心、合肥物质科学研究院的启动经费支持和中科院百人计划的支持,各个团队很快进入角色,做出了高水平的研究工作。对快速成长的年轻人,如杜海峰、宁伟,要放手让他们去闯,不要作出任何限制,要支持和鼓励他们。在争取项目上,让他们做带头人,帮助他们争取资源。十年过去,强磁场中心科学研究队伍逐渐成长起来,目前,科学研究队伍中拥有院士1人,杰青2人,优青1人,青年千人3人,万人计划2人,中科院百人16人。

  在科研工作的过程中,也不是一帆风顺的。比如研究方向发生冲突等。我们支持研究自由,但是也不能让所有研究内容都跟在某一个人的研究方向上。碰上这样的问题,我将立即制止,并给予跟随者其他课题进行研究。这样做,能够让研究队伍保持团结,避免矛盾。

  强磁场是国家公共平台,我们首先要合理地分配实验资源,不搞平均。对一些能够看到的好的成果,给予更多的测试时间,对一些明显意义不大的,甚至是重复别人工作的,则不予接收,希望慢慢建立一项制度,让后面接替此工作的人能顺利做下去。

  为了不断扩大队伍,就要不断引进人才。在人才引进方面,我严格把关,不搞特殊化。这些引进人才、开放管理等措施既保证了开放水平,又培养了自己的科研队伍,效果很好。

  目前,我们提出建设“强光磁集成装置”,它将更上一个台阶,领跑国际。(作者:张裕恒,系中国科学院院士)