“不见出光誓不还”，这位“土博士”说追光是一件很酷的事，眼里也要有“光” 他是一名“土博士”

文章图片
他是一名“土博士” ，工作那年，从自己擅长的领域转到陌生的新兴领域。
他是一名“追光者” ，十年如一日，专注地做了一件大事——在国际上率先实现基于激光加速器的自由电子激光。
在他看来，科学家要有科学的审美，不应盲目追逐热点，而要做于国有利、真正有价值的科研。
他就是2022年“上海最美科技工作者”、中科院上海光机所王文涛研究员。
【“梦之束”终成“现实之光”】
他的故事，可以从国际权威学术期刊《自然》的两篇封面文章说起。
2004年9月30日，《自然》选择“梦之束”为封面关键词，刊登了美、法、英等国科学家首次在实验中证实激光尾波场加速可以实现准单能的高能电子。
什么是激光尾波场？快艇在水中行进，会在船尾拖出波浪，这时人可以利用这个波浪进行冲浪运动，以接近快艇的速度往前进。把强激光打在气体里面，激光排开电子也能形成这样的尾波，如果电子被尾波捕获，就会随着激光往前跑，在非常短的距离内被加速到接近光速。这一技术可以将原来体积非常大的加速器，从公里量级缩短到厘米量级。
自由电子激光好比一台超级相机，拥有飞秒量级快门，可以拍摄到化学键的形成、电子的快速运动等；它还有着相当于一个水分子大小的超高分辨率和超高的峰值亮度，可以实现对微观世界的“曝光” 。未来这一技术如果要走进医院和学校，实现普及，小型化、低成本是必然趋势。目前全世界正在运行的自由电子激光大科学装置只有8台，它们的长度都在数百米甚至数公里。之所以要这么长的距离，因为传统加速器对电子加速需要有一段距离，相当于客机起飞，需要一个“跑道”；而激光加速这一全新方式，好比在航空母舰上弹射战斗机，可以短距离把电子提速。于是，以“梦之束”为发端，利用激光尾波场加速器驱动小型化自由电子激光，成为了该领域科学家追逐的最前沿。

文章图片
2019年1月11日凌晨3点，第一次观察到“出光”的合影。前排左一为王文涛
然而，这一“另辟蹊径”却迟迟没有新的突破。直到2021年，上海光机所研究团队在只有12米长的台式化自由电子激光装置上，首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出，在国际上率先完成台式化自由电子激光原理的实验验证。这一成果以“小型化源”为题，成为2021年7月22日出版的《自然》封面文章。《自然》和另一国际权威学术期刊《科学》同期发表专栏文章，评价该成果是自“梦之束”以来的“又一里程碑” 。
“梦之束”终成“现实之光” ，王文涛正是该项成果的主要完成人之一。
【向世界证明这个方案走不通，也是一种成功】
王文涛算是“半路出家” 。 2010年，王文涛从上海光机所博士毕业留所工作。当时，他所在的强场激光物理国家重点实验室以激光电子加速技术为主攻方向，他于是放弃了自己擅长的领域，转到这一陌生的新兴领域。尽管，这意味着从零开始，但他乐观地表示，自己喜欢实验，对实验平台和各种设备的熟悉让他成为当时最适合的人选。
2012年，上海光机所启动台式化自由电子激光的研制，与美法德日意等国展开了同台竞争。这是一个重大仪器项目，但当时世界上并没有切实可行的方案，还要面临其中非常复杂的科学挑战。难度之大，不少同行专家为他们捏了把汗。