奋斗者·正青春|与上海光源共成长,他在黑暗中逐光
2022-12-19 青年

青年报·青春上海记者 刘晶晶 

2004年,上海光源开工建设。2022年,上海软X射线自由电子激光运行。这是我国第一台X射线自由电子激光,标志着我国在该领域步入国际先进行列。上海这座城市,近30年的追光生涯,见证着很多青年科研人员的成长。近日获评第十一届上海青年科技英才、第十七届中国青年科技奖的中国科学院上海高等研究院研究员邓海啸正是其中之一。

 ◇ 与上海光源共成长 ◇ 

基于先进加速器的光子大科学装置是探索微观世界最先进的工具之一,用它可以给分子拍摄“照片”。而X射线自由电子激光作为最新一代的光子大科学装置,还可将微观世界快速变化的过程拍摄成分子“电影”。

“视觉的两个要素分别是光源和眼睛,要看得更清晰更广阔,一定要更强的光,更亮的眼睛。X射线自由电子激光就是现在最强的光源,可以让认知向微观世界去延伸,出现后给很多学科带来革命性的发展,也是许多学科竞争的制高点。”说起“光”,邓海啸滔滔不绝。

邓海啸所在的中国科学院上海高等研究院软X射线自由电子激光攻关青年团队所做的,正是“追逐”这样的“光”。“目前X射线自由电子激光装置,国际上运行的有8台,在建的有2台,上海就有一台在运行、一台在建。”

这支青年团队近年来屡创佳绩——国际上首次实现了自由电子激光混合级联放大输出;提出并验证了相干能量调制的自放大;实现了2纳米饱和出光,建成国际上首个“水窗”波段全覆盖的软X射线自由电子激光装置……今年五四青年节,这支由中国工程院院士、上海光源科学中心主任赵振堂带领的青年团队,也凭借在X射线自由电子激光领域的突出贡献,获得了第26届中国青年五四奖章集体。

“我本科毕业就来到了上海,研究生和工作一直在上海。我的科研生涯起步于上海光源,与上海光源的建设一样,是一个共同成长的过程。”邓海啸说,尽管追光逐梦的过程如此漫长,但他依然感到很荣幸,是这个“追光”团队中的一员。

 ◇ 科研过程常与孤独作伴 ◇ 

“你可曾见过凌晨四点的上海光源?”邓海啸笑着问,他不仅见过,7×24小时,他都见过。他说,十年磨一剑的科研过程,高光时刻比较少,更多的是要学会与孤独作伴,与失败作战。

过去10多年,从理论研究到装置建设,上海光源经历了从落后到追赶的10多年。而这10多年的日日夜夜,其实大部分时间是枯燥乏味的。2017年,团队开始调试软X射线自由电子激光装置,这是国内第一台到达X射线波段的激光装置,需要调试的参数达到2000多个,而他们的工作就是在这2000多个参数空间中找最优化组合,找到设计参数,实现装置出光放大。装置建成不久,稳定性有待提升,在求解过程中,初始条件和边界一直在变化。在开始的两年中,他们仅仅实现了两次指数放大,每次持续半个小时就消失了。

2019年9月30日那天,迎接国庆节的前一天,大家都给自己加油打气“今晚要成!”这是过去两年中他们经常挂在嘴边的一句话。为了不放过每一个瞬间,中控室一直有人盯着,团队实行五班两倒。当天晚上,团队成员的心都揪着,然而整晚始终没有传来成功的消息。第二天十月一日国庆节,邓海啸白班,早上他来到控制室接班,守了一夜的师弟一脸疲惫,眼神中是挫败和无助。简单的讨论和交接之后,走出控制室门口的师弟回过头来对他说了句:“师兄,加油!”

“在无边黑暗中挣扎,但相信我们一定能找到那束光。”邓海啸这样形容那时的感受。2019年,团队梳理了失败经验,提升了硬件性能和稳定性,增加了诊断手段,优化了算法。终于,在第二年拨云见日,软X射线自由电子激光实现了连续的突破性进展。

 ◇ 内心有光就值得去追逐 ◇ 

“你所站立的地方是中国,你怎样,中国就怎样。”邓海啸一直对这句话深以为然。

他小时候的梦想就是做科学家。2000年,他考进清华大学工程物理系,在清华时,有上海光源的老师来做招生宣讲,一句话吸引了他:“我们要建上海光源,是目前最尖端的科研工具,可以促进各个学科前沿发展。”2004年来,邓海啸来到了中国科学院上海应用物理研究所攻读研究生,当时还不知道自由电子激光能不能立项,他听从了导师戴志敏研究员的建议,决定踏入这个最新的研究领域。“最初5年很难熬,只有我一个人做这个,没人讨论,很苦闷。但好处就是起步早。”

2009年,26岁的他博士毕业参加工作。当时我国自由电子激光研究刚刚起步,新手上路的他初生牛犊不怕虎,提出了一个测量激光和电子在二极磁场中能量如何交换的设想。2010年他就此写了篇论文,并在国际大会上进行了交流,吸引了大会几位专家的注意,其中一位是这一领域中的大咖。大咖给出的评语是“Interesting but tough and useless(有点意思然而并没什么用)”。这让邓海啸感到“伤害性不大,侮辱性极强”,心中不服的他发誓:“我一定要做出来给你们看。”

正是憋着这样的一股劲,邓海啸和他的同伴们大胆提出创新的物理思想,自主研发更多关键技术,在国际合作和竞争中争取主动权。如今,软X射线自由电子激光的绝大部分关键设备由国内制造,加速管、波荡器等主要部件都实现了国产化。在硬X射线自由电子激光的建设中,从物理设计到设备制造,正在逐步体现中国创造的概念和理念。“总的来说,在加速器光源领域,中国开始从追赶者向与世界一流同行并跑的阶段转变。”邓海啸说。

自由电子激光团队也越来越大,这支队伍,正在成为国际自由电子激光领域最具有影响力的团队之一。现在的队伍中,有不少90后,最吸引他们的是能和国际同行站在同一个起跑线。“The Young Investigator FEL Prize(自由电子激光青年科学家奖)是国际上这个领域青年的最高奖项,2015年至今表彰了9位获奖人,其中上海自由电子激光团队占了3席。”邓海啸说,“对科研抱有好奇和向往,想要实现自我的价值,也想要为国家担当。如果你内心有这样的一束光,那就值得一生去追逐。”

青年报·青春上海记者 刘晶晶

编辑:张红叶

来源:青春上海News—24小时青年报

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