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2004年，美法英等國科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中取得激光尾波場電子加速的重大突破，成果被冠以“夢之束”的名號，登上《自然》封面。此后，利用激光尾波場加速器驅(qū)動(dòng)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。
2021年，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡稱中科院上海光機(jī)所）80后研究員王文濤和平均年齡不到35歲的團(tuán)隊(duì)，一起將“夢之束”變成“現(xiàn)實(shí)之光”，在國際上率先完成臺式化自由電子激光原理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，相關(guān)研究成果登上了《自然》封面，并被評價(jià)為“自2004年‘夢之束’以來又一里程碑式的成果”，讓我國成為小型化自由電子激光研制國際競爭中的領(lǐng)跑者。
從30歲到42歲，王文濤一直專注于一件事，讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。今年，他被評為上海“最美科技工作者”。
追逐“夢之束”，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)到儀器的轉(zhuǎn)變
自從王文濤和團(tuán)隊(duì)成功研制出穩(wěn)定的臺式化激光電子加速器，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)原理從實(shí)驗(yàn)到儀器最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變，發(fā)論文、申獲發(fā)明專利，“中科院青促會優(yōu)秀會員”“中國光學(xué)十大進(jìn)展”“中科院年度創(chuàng)新人物”等各類榮譽(yù)紛至沓來。
長年“窩”在實(shí)驗(yàn)室的王文濤和此前默默無聞的團(tuán)隊(duì)開始走向公眾，面對媒體。他總是略顯局促和靦腆：“我的求學(xué)經(jīng)歷沒什么特別的，還是講講‘夢之束’吧。你們看過尾波沖浪運(yùn)動(dòng)嗎？”
艇船飛速前進(jìn)，在船尾掀起一波一波的浪，運(yùn)動(dòng)員跟在船尾踏上浪，速度也被帶起來。強(qiáng)激光在氣體中也能激發(fā)波浪，我們稱之為尾波，電子束就像運(yùn)動(dòng)員，可以被尾波捕獲，隨著激光往前跑，在非常短的距離內(nèi)“跑”到接近光速。電子束變速跑中能“甩”出又快又亮的光，科研人員借這些光看清肉眼看不到的微觀世界。這就是激光尾波加速技術(shù)，能將體積龐大的電子加速器，從公里量級縮短到厘米量級……
為了讓大家聽懂科學(xué)前沿知識，王文濤在演講中插播了一段運(yùn)動(dòng)員尾波沖浪的視頻，試圖生動(dòng)形象地解釋令他著迷的光的世界。
曾經(jīng)，王文濤覺得“夢之束”遙不可及。2003年，他從中山大學(xué)畢業(yè)后被保送到中科院上海光機(jī)所碩博連讀。整個(gè)博士期間，他都在研究激光和稠密等離子體作用，“這是激光跟固體作用，而‘夢之束’是激光跟氣體作用，兩個(gè)方向差別比較大”。
2011年起，上海光機(jī)所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室布局激光尾場加速研究，并申請了國家重大儀器項(xiàng)目，加入國際科研前沿較量，留所工作的王文濤被選為研制團(tuán)隊(duì)骨干、實(shí)驗(yàn)帶頭人。然而，追逐“夢之束”道阻且長，國際上諸多先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室潛心多年都沒有太大收獲，行內(nèi)人都知道這個(gè)領(lǐng)域出成果難、發(fā)論文難，有人勸王文濤再想想。
但王文濤欣然扛下重?fù)?dān)，“團(tuán)隊(duì)需要一個(gè)熟悉各項(xiàng)儀器設(shè)備的人，我就是那塊磚，哪有需要往哪搬。”這意味著，王文濤要從一個(gè)熟悉的科研領(lǐng)域轉(zhuǎn)到一個(gè)全然陌生且高難度的領(lǐng)域，重新開始。
挑戰(zhàn)前沿，屢次遭遇挫折推倒重來
項(xiàng)目初始，團(tuán)隊(duì)制定了一套經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)推算和充分論證的方案。團(tuán)隊(duì)中的大部分成員又擁有強(qiáng)激光裝置和強(qiáng)場物理的研究經(jīng)驗(yàn)，因此頗有信心。
然而，在理論上完全可行的方案，到了實(shí)驗(yàn)中卻測不到最終的光信號，裝置遲遲不能出光。“我們嘗試了3年，每一套參數(shù)試驗(yàn)失敗，我們都要推倒重來，重新調(diào)試設(shè)備再試，做了很多努力，但就是走不通、技術(shù)上實(shí)現(xiàn)不了。”王文濤說。
2017年，項(xiàng)目幾乎停滯不前。那段時(shí)間，王文濤滿腦子都是實(shí)驗(yàn)的事。在項(xiàng)目5年的結(jié)題期限臨近之時(shí)，完全看不到“出路”，更拿不出像樣的論文，一向樂觀豁達(dá)的王文濤陷入沮喪和迷茫，他向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李儒新院士表達(dá)了想放棄的念頭。
“我們在挑戰(zhàn)世界前沿，向世界證明這個(gè)方案不可行，也是一種成功。”關(guān)鍵時(shí)刻，李儒新的話點(diǎn)醒了王文濤，另一個(gè)重要激勵(lì)是，李儒新決定暫停實(shí)驗(yàn)，花費(fèi)大半年時(shí)間全面升級實(shí)驗(yàn)室。
雖然3年的探索沒有達(dá)到預(yù)期，但也并非一無所獲。已有的嘗試既提升了裝置的穩(wěn)定性，也優(yōu)化了技術(shù)路線。2018年，實(shí)驗(yàn)室升級完畢。團(tuán)隊(duì)開始調(diào)整方向，嘗試第五種方案。
耐得住寂寞，一心一意做科研
2019年1月11日凌晨，連續(xù)奮戰(zhàn)10多個(gè)小時(shí)的團(tuán)隊(duì)成員打算回去休息，王文濤卻有些不甘心，各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均優(yōu)于以往的任何一次實(shí)驗(yàn)，感覺離“夢之束”很近了。
“要不再堅(jiān)持半小時(shí)，如果還沒有結(jié)果，咱們就撤。”在他的提議下，團(tuán)隊(duì)又再試了一遍。正是在這“多堅(jiān)持”的半小時(shí)里，王文濤和團(tuán)隊(duì)終于看到了望眼欲穿的“夢之光”。
在實(shí)驗(yàn)室激光器運(yùn)維人員楊曉駿眼中，王文濤中氣十足的大嗓門和爽朗的笑聲，像溫暖的陽光，照進(jìn)這個(gè)有機(jī)器噪聲、經(jīng)常黑漆漆的實(shí)驗(yàn)室里。
日光燈會影響實(shí)驗(yàn)中的激光捕捉，他們時(shí)不時(shí)要關(guān)燈，在黑暗中觀測。激光產(chǎn)生過程中會有輻射，為了防輻射，他們曾拉來兩個(gè)集裝箱，后來嫌麻煩，索性用四面鉛磚在一個(gè)角落里圍出一間小黑屋，躲進(jìn)里面觀測裝置出光。
追“光”的他們其實(shí)很少照到陽光。有人受不了選擇離開，王文濤、楊曉駿、馮珂是這場科研耐力跑中選擇繼續(xù)前行的人。馮珂曾在博士畢業(yè)后到企業(yè)工作幾個(gè)月，后來又放棄高薪回到實(shí)驗(yàn)室。“在這里可以一心一意只做科研。”馮珂說。
王文濤常言，在坐冷板凳時(shí)，眼里要有“光”，這光來自團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的堅(jiān)持，讓大家堅(jiān)信冷板凳可以坐熱；來自團(tuán)隊(duì)伙伴的相互鼓勵(lì)支持；來自自己的內(nèi)心，經(jīng)得住誘惑、耐得住寂寞。
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