[科学技术]柳卫平：从原子到恒星，核物理是他的科研“圆心”

刘卫平正在调试核天体物理实验的探测器。照片由受访者提供

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刘卫平，从事核物理和核天体物理研究，现任中国原子能科学研究院副院长、亚洲核物理联合会(anpha)主席、串列加速器核物理国家实验室主任、国家抗辐射应用中心主任。曾获国家科技进步奖二等奖、国家劳动模范、国防科技进步奖一等奖、国防科技创新团队奖。

“核物理研究就像一场精彩的游戏。我和我的同事们就像大孩子一样，我们一起努力建造积木，还原核物理的终极真理。”

恒星是如何进化的？构成物质世界的元素从何而来？近日，中国原子能科学研究院(以下简称原子能所)核基础与数据创新团队，与国内外6个研究所的同行，通过在串列加速器上高精度测量核天体物理反应，加深了人类对恒星演化的认识。这项研究结果发表在国际顶级物理杂志《物理评论快报》上。

“这个学科的国内外竞争非常激烈。我们总能保持相对领先的地位，从对现状的不满中受益，总是想做一些更具挑战性的研究和探索。”对于原子能研究所副所长、核基金会和核数据创新团队领导人之一的刘卫平来说，这也是他个人科研经验的丰富。

用最微观的研究解决最宏大的问题

休闲服、休闲鞋、肩包，刘卫平的着装符合人们对科研人员的常规印象。不过，刘卫平很健谈。他把自己的外向归因于多元化的成长经历:生于沈阳，3岁去北京，搬到浙江，9岁去贵州，17岁从贵州考上北大。

刘卫平对新事物的兴趣是与生俱来的。到了70年代素材匮乏的时候，《十万个为什么》成了刘卫平的第一本书，甚至还翻书了。

受在民航系统工作的父亲影响，刘卫平从小就喜欢航模。1977年，15岁的刘卫平在贵州读初中。他当时给北京航空航天大学空研究所(现在的北京航空航天大学空航空航天大学)办公室写了一封信，大意是他特别喜欢模型飞机，但他缺乏信息。可以发一些资料吗？刘卫平没想到的是，对方真的发了信息。他喜出望外，找到了几个伙伴来驾驶模型飞机。

“我当时的梦想其实是考北航，做飞机设计师，设计大飞机。”刘卫平没想到的是，高考后他的梦想变了。根据高考成绩，刘卫平可以选择北大，也可以选择清华。“那时候学数学物理很流行，我也不怕走遍天下。”北大录取贵州的技术物理系物理这个词，我就选了核物理。"

偶然进入北大后，刘卫平对外界看来晦涩难懂的核物理产生了兴趣。“它研究微观世界，但它的能量密度特别高，所以可以说它用微观研究解决了最宏大的问题。核物理研究就像一场精彩的游戏。我和我的同事就像是‘大孩子’，一起努力‘搭积木’，共同还原核物理的终极真相。”

打开探索核物理世界的大门

1987年，25岁的刘卫平入选日本理化研究所访问学者。

当时日本理化研究所新建了一个回旋加速器。刘卫平一到达日本，国际著名核物理学家谷崎润一郎教授就任命他为寻找新核素研究小组组长。在日本理化研究所加速器中心的历史上，这是外国人第一次承担这个重要的任务。

刘卫平迎来了人生第一次重大挑战。"既然我有责任，我就必须把这个项目做好."拒不服输的刘卫平凭借自己扎实的知识基础和努力，提出了一套寻找新核素的有效方案。

不幸的是，在实验之前，加速器的半导体探测器受到潮湿的影响，所以不得不用另一个探测器来代替。结果后者的分辨率不够高，实验结果只在内部发表，没有在学术期刊上发表。

"如果探测器没有损坏，这可能是一个相对较大的研究成果."幸运的是，刘卫平打开了探索核物理世界的大门，进一步增强了他探索的兴趣和信心。

值得一提的是，从那以后，日本和美国采用了与刘卫平实验类似的思路，最终合成并鉴定出了一系列富含质子的新核素，包括镓-61和锗-63。

填充次级放射性核束空白的物理实验

1989年，刘卫平的访问学者任期届满，尽管日本理化研究所所长努力，他还是回来了。

“与其成为装备精良的发动机上的齿轮，不如成为相对粗糙的发动机的重要大梁。”日记里写的一句话道出了刘卫平的心声。

自20世纪80年代以来，二次放射性核束的研究和应用在世界范围内方兴未艾。然而，用于产生次级放射性束流线的实验装置对于该研究是必要的。

1990年，28岁的刘卫平和56岁的原子能研究所核物理研究所研究员白希祥组成了一个年轻和年老的伙伴关系，开始探索这个课题。

不言而喻，从头开始构建实验装置是困难的，也是具有挑战性的。刘卫平形容为“先做相机再学拍照”，一切都要从零开始。

为了设计实验装置，刘卫平拼命研究以前没有涉及到的知识，白希祥进行了无数个日夜计算和实验。为了省钱，他们甚至从中国第一台退役10多年的回旋加速器上拆下了两极磁铁和四极透镜作为主要部件，用在新装置上。

1993年11月20日，当刘卫平和他的同事们在荧光纸上看到代表成功的束斑时，他异常激动——打赢了第一仗！

这条梁线是建立在现有条件的基础上，具有先进的物理思想和技术路线。它在世界上首次产生了低能碳-11和氟-17二次束，其技术水平相当于美国和日本的同类装置，填补了中国在二次放射性核束物理实验和应用领域的空空白！

刘卫平拿着自己的“相机”，开始琢磨如何拍出好照片。

早在20世纪60年代，物理学家就发现了太阳中微子的消失，但几十年都难以下定论，因此迫切需要用不同的测量方案对中微子产生截面进行交叉验证。

1995年，刘卫平从一篇文献中得到启发，与白希祥一起，经过反复计算，提出并实施了独特的二次束流线实验方案，得出了“太阳中微子的消失来自于非核物理截面因素”的科学结论。

与实验结果相关的论文发表在当时的《物理评论快报》杂志上，成为该刊物创刊40年来我国实验核物理领域发表的第一篇论文。

在锦屏进行核天体物理实验

面对成绩，刘卫平有很强的危机感，觉得必须开拓新的领域。

近年来，他正带领他的团队在地下数千米的锦屏进行核天体物理实验，探索宇宙中元素的起源和恒星的演化。“我们将对核天体物理学研究领域最关键的‘圣杯’反应的直接测量发起冲击。”

刘卫平不仅有能力，还愿意当梯子。2000年7月开始担任原子能研究所核物理研究所所长。

卫星和宇宙飞船中有许多重要的电子元件。卫星在太空飞行时暴露在空之间的强电离辐射下，部件会发生故障。刘卫平的课题组以前是做重离子核物理基础研究的。为了成功改变研究方向，他通过公开竞争选出了研究组的新组长，带领团队做电子元器件抗辐射加固的研究。现在这个方向已经蓬勃发展成为国家防辐射应用中心。

和刘卫平一起上学四年的40多名同学早已跳出了核物理的圈子，只有刘卫平等少数人坚持在核物理的前沿探索。

中子是构成原子核的基本粒子之一，它不带电荷，所以很容易进入原子核，引起各种核反应。或许，因为对中子的深刻理解，刘卫平的一生与中子有些相似:在做科研的时候，像实验室里的高速中子一样，不断探索核物理的科学前沿；走上管理岗位，就像反应堆里的低速中子，引发裂变反应，激发科研人员的集体智慧。