他是上海光機(jī)所培養(yǎng)的“土博士”，他說“要有科學(xué)的審美”

2022-07-28 08:28

來源：澎湃新聞·澎湃號·政務(wù)

作為中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所

強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室研究員

王文濤從30歲做到42歲

長期從事激光尾場電子加速和

新型臺式化輻射源的研究，

在超強(qiáng)超短激光驅(qū)動的級聯(lián)激光尾場加速、

高亮度低能散電子束產(chǎn)生和新型輻射源研制等方面取得一系列突破性的研究進(jìn)展，

取得多項國際領(lǐng)先的成果，

作為第一作者和通訊作者

在《Nature》發(fā)表封面文章，

在《Nature》《Physical Review Letters》等

國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文60余篇，

授權(quán)發(fā)明專利10余項。

2004年，美、法、英等國科學(xué)家首次在實驗中取得激光尾波場電子加速的重要突破，成果被冠以“夢之束”的名號。

此后，利用激光尾波場加速器驅(qū)動的小型化自由電子激光，特別是X射線波段的自由電子激光，便成為該領(lǐng)域科學(xué)家共同追求的前沿。

2017年，研究團(tuán)隊遭受重大挫折，原有的設(shè)計方案在經(jīng)歷了三年嘗試后，宣告失敗，這意味著整個裝置建設(shè)要推倒重來，對王文濤和整個研究團(tuán)隊造成了沉重打擊，那段時間充滿了挫敗感和對不能如期完成項目的焦慮。

項目負(fù)責(zé)人李儒新院士說：“向世界證明，這個方案不可行，也是一種成功?！?/p>

最終，在整個項目團(tuán)隊的相互鼓勵下，他們開始嘗試第三種、第四種方案……最終在2019年12月31日，不負(fù)多年的追夢，這一刻他們將激光加速器得到的“夢之束”驅(qū)動產(chǎn)生了臺式化自由電子激光的“現(xiàn)實之光”。

王文濤說：

“科學(xué)家最重要的價值

要有科學(xué)的審美，不要盲目追逐熱點?！?/p>

他們沒想到，這場戰(zhàn)役長達(dá)近3000天……

自2011年來，王文濤和團(tuán)隊一直致力于激光加速電子束品質(zhì)與穩(wěn)定性的提升，期望在臺式化自由電子激光的研究中率先實現(xiàn)突破。但這項研究，并不是一件容易的事情，2013年，王文濤團(tuán)隊所在的實驗室，掛出了一幅標(biāo)語“加班奮戰(zhàn)三百天，不見出光誓不還”，他們做好了長期艱苦奮戰(zhàn)的準(zhǔn)備，卻沒想到這場戰(zhàn)役比他們預(yù)估的，還要困難得多。

2018年，王文濤和團(tuán)隊成功研制了穩(wěn)定臺式化激光電子加速器，產(chǎn)生單能電子束的重復(fù)率為100%。這代表《Nature》專刊“2020年遠(yuǎn)景”中預(yù)測的激光領(lǐng)域五大突破之一“臺式化粒子加速器”的實現(xiàn)，也標(biāo)志著我國在臺式化電子加速領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從實驗到儀器最為關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變。激光尾場電子加速器的實現(xiàn)，為臺式化自由電子激光的研制奠定了堅實的基礎(chǔ)。

直到2021年，整整經(jīng)歷了十年的長期奮戰(zhàn)后，王文濤和研究團(tuán)隊通過顯著提升激光尾波場加速的電子束品質(zhì)，并結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計的緊湊型束流傳輸與輻射系統(tǒng)，實驗上首次實現(xiàn)了基于激光加速器的自由電子激光放大輸出，典型激光波長27納米，最短激光波長可達(dá)10納米級，單脈沖能量可達(dá)100納焦耳級，并通過軌道偏移以及自發(fā)輻射定標(biāo)等方法證明了最后一段波蕩器中能量增益高達(dá)100倍。

“不要補(bǔ)短板，要做長板”

王文濤所在的團(tuán)隊在國際上首次實現(xiàn)基于激光電子加速器的極紫外波段的自發(fā)輻射放大輸出，對于小型化、低成本的X射線自由電子激光器的研制具有重大意義。該項成果王文濤作為第一作者和通訊作者成功發(fā)表于2021年7月22日出版的《Nature》封面。

事實上，王文濤所在的科研團(tuán)隊平均年齡還不到35歲。

王文濤說：“科研青年要形成自己的特點。木桶領(lǐng)域不適合于科研青年，不要補(bǔ)短板，要做長板。”

同期《Nature》和《Science》發(fā)表專欄評論評價這項工作的重大意義——認(rèn)為，“該成果是激光尾波場領(lǐng)域自2004年‘夢之束’報道以來的又一里程碑式的成果，將對同行科研人員產(chǎn)生重大影響，是一項重大的突破?！?/p>

“這是一個巨大的進(jìn)步！”這標(biāo)志著我國在國際上率先完成臺式化自由電子激光的原理驗證，同德美日意法等國競爭“臺式化自由電子激光研制”中取得領(lǐng)先。

多種創(chuàng)新方案，多項世界領(lǐng)先

王文濤始終秉承強(qiáng)場激光物理國家重點實驗室老一輩科學(xué)家“執(zhí)著、獻(xiàn)身、攀高峰”的精神，長期從事激光尾場電子加速和新型臺式化輻射源的研究，提出并率先驗證“級聯(lián)尾場”“梯度注入”“協(xié)同注入”“啁啾補(bǔ)償”等多種創(chuàng)新方案，取得了多項世界領(lǐng)先的研究成果，實現(xiàn)該領(lǐng)域從跟跑到領(lǐng)跑：如首次驗證級聯(lián)尾場加速機(jī)制、激光驅(qū)動產(chǎn)生國際最高品質(zhì)（亮度接近最先進(jìn)的直線加速器），最低能散（千分之二）電子束等。

下一步，王文濤將和團(tuán)隊一起繼續(xù)提升自由電子激光的輸出功率和光子能量，并作為上海超強(qiáng)超短激光實驗裝置中超快化學(xué)與大分子動力學(xué)研究平臺的重要組成部分，提供開放共享。