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是什么吸引他们扎根山洞测地观天——华中科技大学引力中心团队勇攀科研高峰的背后
2018-11-09 08:32:24 来源: 湖北日报

  图为:罗俊与杨山清、黎卿、涂良成探讨问题(从右至左)。(图片由受访者提供)

  300多年前,一个苹果砸中牛顿,开启了万有引力研究,万有引力公式里的常数G却始终是个难解之谜。

  30多年来,中国湖北的一群科学家,一次次将常数G值推向新的测量精度,引发世界关注!

  100多年前,爱因斯坦发布相对论,预言了引力波的存在,这种可以被想象成水面上物体运动时产生的水波,因比水波更为微弱,直到2016年才被多国科学家探测到踪迹。

  就在今年4月,中国2014年自主提出的“天琴”空间引力波探测计划被公开报道。参与该计划的团队和测G团队一样,同样来自湖北一个“山洞实验室”——华中科技大学物理学院引力中心。

  35载默默无闻,攻克科研难关,创造世界高峰。引力中心蕴藏着什么魔力,吸引一批科学家隐身山洞?湖北日报全媒记者数度走进这里,探求背后的故事。

  吾心信其可行,终有成功之日

  这个团队只做“三种事”

  “山洞实验室”依喻家山防空洞而建,幽长的甬道两旁分布着多个小房间,清冷的灯光长伴引力人。1983年,引力中心成立,两年后实验室建成,当年14名筹备人员如今只剩下罗俊和1名技术人员仍在坚守。

  罗俊,中国科学院院士,湖北仙桃人。创建实验室时,他不到30岁。山洞独特的自然环境加上巧妙的实验设计,使实验室具有恒温、隔振和电磁屏蔽等优点,非常适宜引力实验。“开始近10年,除了吃饭和睡觉,罗老师几乎全在山洞中度过。”罗俊的首批研究生之一吴书朝教授回忆。有一个细节很多引力人都知道,罗俊在山洞潜心研究,阴暗潮湿常年相随,经年累月,头发掉了一大半,脸上出现一块块白斑。

  当时,全国还有几个单位也在进行引力实验研究,但坚持到今天从未间断的只有华中科技大学引力中心。引力中心研究主要有两个方面,一是着眼于基础科学前沿问题,另一个为国家重大战略需求服务。基础科学研究犹如攀爬陡峭的巉岩,漫长而艰辛。引力实验基础科学研究更是长期艰苦,从实验设备的设计、研制,到实验数据的取得,每前进一步往往需要十数年乃至数十年的苦熬。

  测G是罗俊及其团队花费精力最多、持续至今的研究工作。

  万有引力无处不在,小到看不见的基本粒子,大到宇宙天体,要算出这个力,必须知道引力常数G的大小,然而由于引力十分微弱,G值的测量精度迄今仍是最差的一个。

  实验室成立之初,就开始探索常数G。23年前,胡忠坤作为罗俊的研究生开始接触这一课题,后来,团队测出当时世界上精度最高的G值,实验结果被国际科技数据任务组(CODATA)的基本物理常数所收录,并以华中理工大学英文缩写HUST命名。

  物理学院教授杨山清读研期间,作为第三批测G成员,开始新的起跑。测量原理早已十分明确,测量过程依旧异常繁琐、复杂。这一次,团队采用扭秤周期法和角加速度法两种方法,在同一实验室测量,历经10年,给出了目前国际上最高精度的G值。

  “我是怀着好奇心来的。山洞实验室?做什么的?尽管测G当时很冷门,但因为感兴趣,我想弄清楚。”一入山洞,即入另一世界。“不知不觉一天就过去了,不觉得枯燥,因为我们研究的问题是别人没解决的或解决不了的,哪怕获得一点点进展,都会非常开心。”杨山清一直记得罗俊的话:科学来不得功利心态,不要只想着发一篇好文章,拿一份好工资,否则,引力实验都做不成。

  做一个人做不了的事,做短时间完成不了的事,做别人不愿意做的事。华中科技大学引力中心主任涂良成说,引力精神就充分体现在这三种事上,这也是创新精神、吃苦精神、团队精神的出发点。

  行是知之始,知是行之成

  千足金是怎样炼出来的

  曾有人问:一个数值,一项研究,值得花费那么多年去追踪去重复吗?还不如多写几篇论文,多接几个项目,在学术研究上进步更快。

  国际上公认,对常数G的精确测量,不仅具有计量学上的意义,对于检验牛顿万有引力定律及深入研究引力相互作用规律都具有重要意义。

  “更主要的是,引力中心采用的测G实验技术,在国家经济建设和战略科技等领域都能得到应用。”华中科技大学物理学院党委书记张凯说,在不断提高G值测量精度的过程中,一批高精端的仪器设备被研发,其中很多仪器已在地球重力场的测量、地质勘探等方面发挥重要作用。这其中的很多关键技术,也为引力中心正在推动的以中国主导的空间引力波探测“天琴”计划奠定了基础。

  基础物理研究不仅可以获得学术成就,更可以满足国家实实在在的需求。引力中心主任涂良成自信地说,“未来,我们可以用重力给地球做核磁共振,可以把矿产资源这样的战略信息掌握在中国人自己的手里。”

  2017年4月20日,“天舟一号”货运飞船搭载了华中科技大学引力中心研制的装置,圆满完成了有关实验技术的验证。18年来,周泽兵参与和带领的研究小组将这样的飞行搭载实验成功进行了3次,实现了高精度星载加速度计关键技术的自主可控,打破了制约我国重力卫星研究的瓶颈,突破了国外对我国技术封锁。

  引力中心实验室的墙壁上,书写着三行字——“不忘初心,砥砺前行,做祖国需要的科学家,做人民满意的好教师”。在祖国需要下,引力人不断拓展新的研究方向。

  当胡忠坤作为第一批测G团队成员完成任务后,导师罗俊希望他迎接新的挑战——开展冷原子干涉重力测量研究。

  2005年,胡忠坤从零出发,头5年建设实验平台,团队一篇论文都没有发表,但每年一个新台阶,每年一个新高度,快速追赶国际先进水平。12年坚持不懈,团队在冷原子干涉重力测量方面实现了超越,胡忠坤也因科学上执着追求、勇攀高峰,2017年获评“全国五一劳动奖章”。“我一直没忘记罗老师说的,要做就做最好,不要追求数量。”

  引力中心现有教师43人,其中教授18人,翻阅资料时,记者发现一个奇怪现象,其中不少知名教授当年所读的本科背景并非现在的一流大学,有的甚至是当时的三本院校。引力中心主任涂良成毫不讳言,“我就是在黄冈师范高等专科学校读的大学。”

  2000年,涂良成当了4年老师后,考取研究生来到华科大,2006年博士毕业留在引力中心。“引力中心给我们提供了极好的平台和发展机会,只要肯坚持,肯付出,必定有收获。”

  他回忆,早些年,人比较少的时候,引力中心所有老师每周至少一次教师例会,交流思想,解决问题,谈信仰,话未来,随着各方面目标一一实现,团队越来越大,人气越来越高。“用信念凝聚人,这种团队文化对人的影响是骨子里的,更加久远,更有力量。”

  前不久,中心“三九式”研究生教育成果受到国家肯定。18年前罗俊启动的这一培养方式,就是为了提高研究生培养质量,作为这一模式的受益者,涂良成、周泽兵、胡忠坤、杨山清等人,已成长为国内相关领域带头人。

  涂良成介绍,“这一管理方式核心是求真务实。将研究生培养过程制度化、规范化、程序化,不管谁带,不管其专业方向,都通过集体把关指导,研究生的培养不会因人而异,回归人才培养的本原。”

  物理学院党委书记张凯认为,引力中心最宝贵的财富是培养了一大批优秀人才,炼就了一批“千足金”。他们在爱国奉献精神带领下,取得了一个又一个关键技术的突破,在新时代为祖国建功立业。

  从罗俊到“70后”的吴书朝、周泽兵、胡忠坤、涂良成、邵成刚,“80后”周敏康、杨山清、段小春、白彦峥、屈少波,乃至“90后”黎卿、谭文海、刘建平、邬俊飞、伍文杰、陈乐乐、尹航……引力人的团队不断壮大,向着当今世界引力研究最前沿、科学研究的新高峰,不断自我超越!

  路漫漫其修远兮,

  吾将上下而求索。

    记者 方琳 通讯员 王潇潇

(责任编辑: 余凌云)

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