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【随笔抒怀】我在欧洲核子研究中心的一段经历

作者: 冯锡淇 

发布时间: 2021-03-19

  因为工作关系,从1995年5月到1996年11月,我在欧洲核子研究中心(CERN)待了一年半。这是我人生中一段难以忘怀的经历。

  2012年7月,欧洲核子研究中心宣布:在其拥有的大型强子对撞机上发现了人类寻找已久的“上帝粒子”——希格斯粒子。这一发现为进一步深入研究物质基本性问题打开了大门。人们不禁好奇,欧洲核子研究中心是一个什么样的组织?它是如何发展起来的?

  二战后,欧洲开始了大规模的恢复建设。人们认识到新的发展动力必将来自科学研究,而基础研究所需要的超大型装置的建造和运行需要巨额资金和人力,这并非一国所能承担。在这一背景下,1954年,比利时、丹麦、联邦德国、法国、意大利、希腊、荷兰、挪威、瑞士、端典、英国和南斯拉夫等12个欧洲国家达成一致,决定在日内瓦近郊的瑞法边界上联合建设欧洲核子研究中心。目前成员总数已有21个,其中,以色列是唯一的非欧洲国家。

  欧洲核子研究中心不仅在持续吸收欧洲国家加入其中,还积极开展与其他国家和地区的合作。欧洲核子研究中心和中国的合作始于上世纪七十年代,目前已与国内10余所研究机构和大学建立了合作关系。其中,中国科学院上海硅酸盐研究所与欧洲核子研究中心更是有着特殊的“情缘”。

  我国著名材料科学家、上海市欧美同学会老会长严东生曾回忆说,“1982年,我在中国科学院担任常务副院长时,诺贝尔物理奖获得者、著名高能物理学家丁肇中在北京找到了我。当时丁肇中在欧洲核子研究中心负责建造大型正负电子对撞机中的L3探测器,准备采用新型锗酸铋(BGO)闪烁晶体做探测器。一见面,丁肇中问我:能不能做BGO晶体,尺寸要很大?我意识到能参与这项举世嘱目的大科学工程具有重要的科学意义,马上接受了丁肇中的请求。”

  在严东生、殷之文的领导下,闪烁晶体团队奋力拼搏。1988年,硅酸盐所成功完成了大尺寸优质BGO晶体的批量生产,在与美、法、日等国的竞争中大获全胜,提前一年完成了L3探测器所需要的12000根BGO晶体的供货合同,在国际高能物理界赢得了声誉。此后,在L3实验后期,欧洲核子研究中心科学家已看到了“上帝粒子”的踪迹,但它已超过了L3的检测上限。

  1994年,欧洲核子研究中心决定建设能量更高的大型强子对撞机,并选择钨酸铅(PWO)作为闪烁晶体。按惯例,这项任务在全球招标。但是,他们仍然希望与硅酸盐所合作研制大尺寸PWO晶体。与BGO相比,批量制备性能一致的大尺寸PWO晶体无论是在技术上和工程上都是一项难度极高的巨大挑战!在项目组成员坚持不懈的努力下,项目取得了很大进展。后来,由于政治原因,欧洲核子研究中心最后与俄罗斯签订了供货协议。面对这一变故,中方并没有抱怨和放弃,而是继续改进质量。2003年底,供货方大幅提高价格,使总费用大大超出预算。此时,欧洲核子研究中心希望能和硅酸盐所继续合作。在这种形势下,严东生想到的是国家的荣誉和科学家的责任,毫不犹豫地同意了对方的要求。

  2008年3月,硅酸盐所按合同向欧洲核子研究中心成功交付了约5000根高质量PWO晶体,其发光量、抗辐照能力和一致性明显优于俄罗斯晶体。可以说,中国晶体在关键时刻救了急,对于大型强子对撞机的按时成功运转起到了“临门一脚”的作用。

  作为上海硅酸盐所的科研人员,我有幸参与了BGO和PWO两种闪烁晶体的研究工作。八十年代中期,我正在做“氧化物功能晶体色心”课题研究。那时候,殷之文正领导着BGO晶体的攻关任务。有一天,他对我说,色心这个题目很好,很有用。你要结合实际,在BGO上做点工作。于是,我就开始了对BGO晶体中结构-性能关系的系统研究。紧接着,1994年以后,为配合钨酸铅闪烁晶体的攻关任务,我们的研究重点转向了与PWO晶体密切相关的应用基础研究。为加强联系,硅酸盐所每年派一位联络员常驻欧洲核子研究中心,任期一年。我是其中一员,任期从1995年5月到1996年5月。后遵严先生要求,延长半年,到1996年11月回国。

  我是1995年5月11日抵达,这是一个漫长的旅程。由于当时还没有从上海直飞瑞士的航班。所以必须在第一天乘坐国内航班到北京,第二天一大早赶到机场搭乘国航航班,在布鲁塞尔机场转机。然后,搭外航班机抵达日内瓦。由于初到者往往只有瑞士签证,而安排的宿舍在法国那边。一周后,当我拿到法国签证,才入住宿舍。每天上下班可以搭乘欧洲核子研究中心的公共班车,至少穿越边境二次。好在过关时无需停车验证,十分方便。

  我的工作地点是27号楼,虽然外表不起眼,却是著名的CCC(Crystal Clear Collaboration)所在地。这是一个由欧洲核子研究中心主导的国际组织,主要目标是发展应用于大型对撞机的闪烁晶体(后期拓展至医用PET材料)。硅酸盐所与欧洲核子研究中心开始合作后,由硅酸盐所试制的大尺寸PWO晶体寄CCC进行性能表征,而联络员的职责就是把测试结果、评价和意见及时传达给攻关组。

  欧洲核子研究中心作为一个重量级的国际中心,人员来往频繁,可以接触各个领域的专家,甚至领军人物。殷之文曾叮嘱我要多交朋友,在日内瓦的一年半时间里,我认识了捷克物理所的Dr.Martin Nikl、瑞士苏黎世高工的Dr.Nessi-Tedaldi以及CCC的Dr.I.Dafinei。其中,我们与Nikl教授(现任捷克科学院物理所副所长)良好的合作关系从钨酸铅晶体一直延续至如今的石榴石透明闪烁陶瓷。2014年5月,他被上海硅酸盐所授予中国科学院外籍特聘研究员,对硅酸盐所闪烁晶体发展作出了重要贡献。

  1995年8月中旬,应Hofer教授的邀请,严东生、殷之文访问了欧洲核子研究中心。8月18日,Hofer教授在日内瓦市中心的一家酒店宴请中方并会谈,商定合作进程。工作之余,严东生还特地安排了与当地留学生见面的活动,并发表热情洋溢的讲话。他勉励留学生勤奋学习,将来报效祖国。晚上,在日内瓦大学的叶作光夫妇家,严东生夫妇、殷之文与大伙共进晚餐,并留下了珍贵的合影。

  在日内瓦生活了一年半,工作之余也有轻松愉悦的时刻。如参加了留学生联谊会组织的采尔玛特之旅,远眺位于瑞士与意大利边界的马特洪峰,它以其特殊的三角锥体造型直指天际,折射出金属般的光芒,给我们留下了深刻的印象。此后,我应日内瓦大学施密特教授的邀请,在物理系作了关于闪烁晶体的学术报告,由于是热点话题,讨论颇为热烈。另外,我的大学同班同学、寝室室友刘纪常,特地从旧金山飞过来看望我。我陪他游览了日内瓦市容和周边小镇,还一起乘火车去法国南部旅游,先后到了戛纳、尼斯和摩纳哥。摩纳哥建立在伸入地中海的一座巨大的悬崖之上,风景和建筑都极优美。我们到达的那天是在上午,著名的蒙特卡罗赌场外冷冷清清,不见一个人影。后来,我们在海边找到一家名为Monticaro Lewis的咖啡馆,一人点一杯咖啡、一块蛋糕,慢慢品尝。奇妙的是,背景音乐竟是舒伯特小夜曲。要知道,这正是我们五十年代末大学时期的周末唱片音乐欣赏会中的常播曲目。霎那间,仿佛又回到了那令人留恋的青葱年代,为我们的法国南方之旅划上了一个圆满的句号!

  (作者:我会会员,中科院上海硅酸盐研究所研究员、博导)