“好刀”尚需“开锋”

旅顺广播电视网综合 刘 欣2019-06-13 12:51:35
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“好刀”尚需“开锋”  
平台型大科学装置后续建设待解  

“好刀”尚需“开锋”

中国散裂中子源设备——靶站 中国科学院高能物理研究所供图

“好刀”尚需“开锋”

小角散射谱仪

“好刀”尚需“开锋”

多功能反射谱仪

“好刀”尚需“开锋”

通用粉末衍射谱仪

■本报见习记者 田瑞颖 记者 赵广立

原本可以拉动20节车厢的火车头,目前只拉了3节车厢。这既造成“火车头”资源的较大浪费,也导致“运力”严重不足,使得“运力”在市场上供不应求。

如此尴尬的窘境,印证在散裂中子源等国内平台型大科学装置的身上,或许再恰当不过。平台型大科学装置是为众多学科领域开展研究服务的重要装置,后续建设直接影响研究人员能否利用此装置有效开展研究。

“中国散裂中子源有20个谱仪孔道,一期仅建设了3台谱仪,只能满足这些谱仪对应研究领域50%左右用户的实验需求,还有许多重要领域急需建设相应的谱仪。”中科院高能物理研究所副所长陈延伟告诉《中国科学报》。

这一方面造成了中子束流资源的浪费,另一方面,国内用户希望借助散裂中子源开展实验的需求非常旺盛,也非常迫切,但仅有的3台谱仪远远满足不了用户的需求。无奈之下,国内用户只能去国外开展实验,成本剧增、还要面对很大的不确定性,需抢占时机的重要研究也因时间而耽误。

随着国内散裂中子源、高能同步辐射光源等平台型大科学装置建设进入加速期,提前部署大科学装置中的谱仪/线站建设,完善大科学装置后续谱仪/线站建设机制,十分迫切。

无奈的现实

《中国科学报》采访中科院金属所研究员李昺时,恰逢他即将在两天后再次赴日本开展为期10天的实验。随后,他还要立即前往澳大利亚开展20多天的实验,稍歇几天,还需再度赴日本继续实验。

此前,他的科研团队发现的“庞压卡效应”成果,也因国内缺乏实验所需谱仪等条件,只能无奈去国外开展实验。所幸实验尚算顺利,最终成果也令人满意,实验成果最后发表于《自然》。

不过,李昺告诉《中国科学报》:“去国外做实验,增加了经济和时间成本,签证也存在不确定性;更重要的是,大科学装置需要为国家的‘卡脖子’技术提供解决途径,很多关键技术只能在国内解决;大科学装置缺乏配套谱仪,很大程度上限制了核心技术的突破。”

“基础研究要产生颠覆性技术,必须有原始创新,要做到‘人无我有’,抢占实验先机和使用先进手段至关重要。”李昺心里滋味繁杂。

这种辛苦的国外实验,却是国内许多科研人员的常态。

上海交通大学物理与天文学院、自然科学研究院特别研究员洪亮告诉《中国科学报》:“我们原定于今年1月中旬去美国做实验,因为美国政府关门使得我们出国受阻。我们用了半年的时间申请国外的实验机时,半年时间就这样浪费了。后续我们还要重新进行一轮实验申请。这严重影响了我们的科研进程。”

“去国外做实验,如果是团队出国,会导致科研成本剧增。此外,实验的时效性差,导致我们与国外课题组竞争时,在时间上处于劣势,只能眼看着别人抢先发表成果。”洪亮提到去国外做实验的困难时,也是一脸的无奈。

谱仪建设未到位

中国散裂中子源是我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首。

散裂中子源产生的中子,与其他研究手段相比更容易穿透物质,在探测物质的微观结构和动力学特征方面,中子源具有独特的优势。中国散裂中子源是物理、化学、材料等多领域进行科学实验重要的“超级显微镜”。

中子源产生中子,只是开展实验的第一步,提取和分析数据,则必须依靠谱仪,没有匹配的谱仪,相关实验就无法开展。

陈延伟介绍,由于经费限制,中国散裂中子源一期仅建设了3台谱仪。散裂中子源第一轮开放申请,用户十分踊跃,但目前3台谱仪远不能满足用户的实验需求。“希望国家加快后续谱仪建设。”

“近期,我们举办了有100多位国内外学者参加的软物质生物中子研讨会,会上关于加快散裂中子源二期谱仪建设的呼声非常高,十多位国外资深专家也对目前散裂中子源只有3台谱仪感到不可思议。”洪亮告诉记者。

洪亮说:“在某些学科领域,科研竞争不占优势,很大程度上是因为机理研究不到位,关键问题没有攻克,开展机理研究还需充分利用大科学装置。”

北京科技大学新金属材料国家重点实验室教授王沿东也告诉《中国科学报》:“国家重点实验室承担着重要的科研任务,很多关键实验必须在国内开展,但因为受国内仪器条件限制,在国内开展又困难重重。我们迫切需要增加相应的谱仪设备,这对解决国家‘卡脖子’技术具有重要意义。”

王沿东还透露,美国一些实验室有明确规定,禁止我国某些高校在这些实验室开展实验。即使能够通过实验机时申请,签证也可能因为各种原因无法顺利办理。加快完善谱仪/线站后续建设,提升国内大科学装置利用率,“形势非常紧迫!”

后续建设制度不完善

中科院高能物理研究所东莞分部副主任梁天骄告诉《中国科学报》:“中子散射可用于研究物质微观结构和物质微观动力学。但中国散裂中子源现有的3台谱仪都是研究微观结构的,因缺少研究微观动力学的谱仪,该领域的研究在中国散裂中子源还无法开展。”

“日本散裂中子源于2001年动工,2008年完成建源并配备10台谱仪,2008年至2014年间,其规划设计中的21台谱仪基本建成。”曾在日本散裂中子源工作过的李昺告诉记者,“我们目前做实验急需的较高端的谱仪——高能量分辨率非弹性散射谱仪,在日本先期建设的10台谱仪中就早已配置。”

陈延伟也告诉记者:“日本的第一个同步辐射装置于1983年建成,一期建设了加速器及5条光束线,在随后的5年内,很快建设了28条光束线。”

相比之下,国内大科学装置后续建设启动过于缓慢。

中科院高能物理研究所原副所长张闯说:“我国的大科学装置建设之初也都有整体计划,后续建设项目则按五年期新建项目进行规划安排。”

这种管理模式存在诸多问题和弊端。专家们认为,对于有后续建设计划的项目,应该在一期建设中就进行必要的安排和投入。

此外,由于项目不得不以五年规划开展,后续项目建设的时效性也会受到影响,包括影响大科学装置整体效益的发挥,同时也不利于管理部门对投入总量的宏观把控。