加速器在一般人的理解中是一种大能量、高成本、高精尖的庞然大物,是高能物理学家探究原子奥秘的武器,令常人可望而不可及。随着加速器使用范围的不断扩展,如今在生命科学、环境科学、考古、天文、地理等领域已经越来越多地与加速器打交道。但很多人担心使用加速器的安全、成本等问题,期盼有一种使用方便、安全、小型、低成本的加速器的问世。在经历了十多年的艰辛探索后,中国科学院上海原子核研究所的科学家们在1998年有一项振奋人心的成果发布,我国的科学家们完全依靠自己的力量,在世界上首创建成超灵敏小型回旋加速器质谱计(SMCAMS)。这种加速器的特点是结构紧凑、能量低、造价低,运行费用省,无需要专门的土建和防护,就可以安放在任何需要AMS的单位使用。几天前,我访问了为此项工作立下汗马功劳的上海原子核研究所研究员、上海科技启明星李德明。
今年已过36岁的李德明说他的经历其实很简单,1979年他从家乡所在的福建永安县五中考人清华大学加速器专业,5年本科毕业后(1984年),他被分到上海原子核研究所。一年后他参加T初创中的《超灵敏小型回旋加速器质谱计》项目,从课题立项前的可行性分析及其后一系列设计方案的确定、总体调试、性能提高,一直到实际测样,前后历时13年,这期间他还挤时间读完了硕士研究生课程。回过头来我们可以说,这十几年伴随着一项从无到有的科技创新事业的建立,一位年轻的大学生已磨砺成科技专家。
对爱将李德明的表现,项目主持人、加速器研究领域的知名学者陈茂柏教授在一份材料中如是评价:他编制了全部几十个计算机程序并进行了大量可行性计算研究,为该项目的最终立项奠定了基础。此外,他还是总体物理设计方案的决策者之一,在磁场测量和垫补阶段起了关键作用。陈教授在同一份材料中这样写道,李德明同志从头开始就参加了本课题,十几年来,他全身心投入科研工作,并为此让掉了多次出国机会,还把妻子从厦门调来研究所。由于他基础扎实、思路敏捷、概念清楚、埋头苦干,他在本项目的各个阶段、各个方面都作出了杰出贡献。为此,李德明1992年就成为研究所第一批破格晋升的副研究员,并被正式任命为本重大项目的副主持人。
问世于70年代末的现代加速器质谱计是指探测的丰度灵敏度在10-12-10-15范围内的超灵敏度质谱计,相当于探测极限达到10-15-10-18摩尔,即能在千万亿个原子中把含量只有一个的C原子捕获到。目前全世界能做这件事的加速器质谱计装置约有50台,几乎全部是串列型(一种大型)加速器质谱计。陈茂柏研究员为首的项目组首创的这种超灵敏小型回旋加速器体积比串列式小得多,然其能力决不在其下。美国伯克利实验室首先提出要搞小型化加速器质谱计,并先后尝试过几套方案。陈茂柏、李德明等人充分剖析了伯克利的方案,在反复论证的基础上,提出了自己完全不同的设计方案。事实上,伯克利实验室在多次尝试未果后已放弃建造这种小型回旋加速器质谱计的努力。美国人的退却意味着中国人压力的增加,以陈茂柏为首的课题组硬是顶住了重重压力,卧薪尝胆10多年,终于建成了这台世界第一,也是唯一的一台超灵敏小型回旋加速器质谱计,再次让世界感受到了来自中国的震撼。
关于这一工作本身的科学意义,李德明在应邀为本刊撰写的文章中已有表述,这里我想略微探讨一下有助于青年成才的若干要素。有个明显的事实是,中国一流学府每年培养的学生都在成百上千,但正在有突出贡献仍是相当少的一个比率。我认为,李德明的成才彰显了这样一个事实:一个人的成才除了学历、学识、经验等智力因素外,不可忽视的还有家庭环境影响,个人的性格如喜欢动手等非智力因素。李德明特别深情地回忆起他父亲对他的影响。李的父亲是福建永安县一家碾米厂的工人,是一位十分尽职,平素乐于助人的人,尽管只是刚刚脱盲,但父亲特爱动手摆弄机器,邻居家的水壶坏了,水管裂了,他都会分文不收地帮人解忧;碾米厂的柴油发动机他会每年拆洗几次,在他精心养护下,使用寿命大大延长,第二台柴油机相伴他到退休。
父亲的为人,他那种能工巧匠般的动手能力对还在上小学的李德明影响颇深。在这样的家庭环境中,他很小就已开始把家里的缝纫机给拆了再装上,以后家里凡能拆的他都拆过。正是在这种拆拆装装中,他体会到动手做成一件事的无穷乐趣。1979年他从福建一个乡镇中学考入清华大学,他的专业是加速器,但他从大二起就对计算机大感兴趣,集动脑与动手,设计想象为一体的计算机程序设计使李德明倍感得心应手。与时下一些电脑玩家相比,李德明比他们出道要早得多。正是这种天性般的兴趣,使他在日后的超灵敏小型回旋加速器质谱计工作中作出决定性的贡献,正是他设计了几乎所有与项目有关的计算机程序,而这些工作对一个计算机专家来说都也会是一种很大的挑战。
在李德明身上还有一种可贵的秉性,凡做事都要有始有终。在SMCAMS已基本告成后,不少部门、单位想“挖”他走,其中有当时正在做立项准备的国家级重点项目——上海光源工程,但他一一告知,必须要到手上的工作真正可以交手时才会考虑。事实上他是今年1月才到上海光源去报到,差不多“拖”了整整3年。事后,上海光源的老总并没有责怪他,他们也正是看上了他的这种为人品格,才会一直等他。
随着李德明正式进入上海光源项目,他人生之路的另一页将开始书写,以他的学术积累,特别是他的为人秉性,他一定能续写辉煌,尽管前方的道路也一定会是坎坷不平。
(江世亮采写自99、9、15)
为了捕获千万亿分之一原子 ——访科技启明星李德明研究员
发布时间:99年09月25日
期刊目录 contents
物理百年研究启示录
物理学
化学
生物学
生物工程
医学
今日启明星
计算机科学
新技术
科学哲学
科学史
科苑