相比日常生活中的柴米油盐酱醋茶，核物理研究对于普通大众来说，实在是一个让人陌生到“摸不着头脑”的名词，然而，当我们把核物理研究通过一个耳熟能详的概念进行衡量时，也许我们马上就能感受到它的无穷魅力。这个概念就是“诺贝尔奖”。“建国初期我国就有很多核物理学家取得了重要的成果，遗憾的是他们都和诺贝尔奖擦肩而过，当今我们对自然界的了解，未知仍然多于已知，而未知的科学疑难中，多数与核物理前沿领域有关。如果我国的核物理研究和核科学装置得到更好的发展，产生诺贝尔级的研究成果并不是遥不可及的事。”在8月28日至29日召开的第502次香山科学会议上，这样的共识和期望，成为了业界的强音。

“梦想路线图”

创办于1993年的香山科学会议，其理事会由科技部、中科院、教育部、国防科工局和总装备部等多个部委组成，是我国最高水准的学术会议之一，会上讨论的最终成果将是国家各部委支持科学研究决策的重要依据。显然，这样高规格的研讨，对于一个学术议题抑或是一个产业而言，是不可多得的“推手”。“此次会议将主题定为我国核物理与核科学装置发展研讨，足见科学界对核物理研究的更大关注与期待。”作为本次会议的执行主席，中国原子能科学研究院副院长柳卫平对记者说。他进一步解释：“人类认识世界，很多时候，都要依赖核物理，以研究物质结构和能量释放为对象的核物理，有着深刻的理论意义以及重大的应用前景。”也正是因为其双重的研究价值，核物理研究在国内外一直都是“显学”。

而在本次香山科学会议上，中国核物理抵达“更好未来”的愿景，找到了一条关键且现实的可行路线图：建设强流重离子多用途加速器装置（HIAF）以及北京在线同位素分离型不稳定核加速装置（北京ISOL），两者各有侧重，彼此互补。这条路线图，正是包括柳卫平带领的中国原子能科学院团队与北京大学相关专家在内的国内核物理领域的专家提出来的。

何为HIAF和北京ISOL装置？“简言之，一个是利用反应堆或强流直线加速器作为驱动源，利用直线或环形同步加速器后加速，形成国际上强度和能量组合最高的加速器装置，可以开展核物理、核天体物理、高能量密度物理、强子物理和核技术应用方面的工作；一个是反应堆和加速器结合、拥有双驱动‘马达’以及涵盖基础与应用两方面研究于一体的科学实验平台，可以产生国际最强的丰中子束流。”柳卫平介绍道。

科学装置就是“士兵手中的枪”

丰中子束流究竟是“何方神物”？为什么要千方百计地去寻找它？

面对记者的疑问，柳卫平表示，当前挡在核物理界面前的高山是“超重稳定岛”。从1896年核科学诞生到上世纪80年代，人类研究的原子核只有几百个（其中稳定核素不到300个），此后，放射性核束实验兴起，可供研究的核素数目迅速扩大，现在已合成了近3000种，在这些数量巨大的核素中，如何合成超重核素，带领人类更好地认识物质世界，催生出更多新的效应，是一个需要继续攻克的难题。“而丰中子核的熔合反应和大质量转移反应有可能是人类登上‘超重稳定岛’的新途径。此外，按照国家核能发展的发展战略，我国的核能发展必须走出自主创新的道路，而核能系统的安全性、经济性及服役寿命与核能材料密切相关。带电粒子和中子束流对于航天抗辐射加固、中子核反应数据、中子成像、核效应分析等领域，都是功不可没且供不应求。”柳卫平透露，在这方面，目前各国都处在“空白地带”，国内外都缺乏能够用于核能材料耐辐照性能检验的中子辐照装置，“可以说，这两个装置可为我国今后核科技发展提供一个极其重要和关键的实验平台，其本身蕴藏的可能性对于科学研究来说，是一个梦想式的机器。”

而如何“俘获”并得到强大的丰中子束流，就是科学家必须解决的一道题。就此，柳卫平打了一个生动的比喻，“如果说核物理研究是一个士兵的话，那么，实验装置平台就是士兵手中的枪。没有枪，即使再有本领，也不一定能够打胜仗。而枪的射程和火力也不一样，好枪能够打得更远，当然就能够更好地帮助士兵获得胜利。而国际一流强度的丰中子束流，就让我们在探索原子核稳定线极限的国际竞争中取得领先。”

跻身“科研竞技场第一阵营”的机遇

由此，造出“更好的枪”也成为了全球核物理研究的“竞技场”，各科技强国均投入了大量的人力、物力抢占科学制高点，建造新一代大型放射性核束的实验装置，如美国的FRIB、欧洲的FAIR、日本RIBF等。而和欧洲相比，中国核物理装置是更显其少，如果没有一流的装置，就不能出一流的科学家，也谈不上取得国际一流的研究成果。“对于核物理大科学装置，中国要使用一个，建设一个，再酝酿一个，这样才能跟上国际发展，才能实现从‘紧跟’走向‘并行’，并逐步实现‘引领’。目前中国的科技创新能力和国际影响力总体比不上日本、德国等发达国家，主要就是因为投资太少，总是处于跟踪的状态，与重大科学发现擦身而过 。”柳卫平说。就此，在本次香山科学会议上，与会的院士专家对于中国建设一流的实验装置寄予了厚望。

中国工程物理研究院的杜祥琬院士认为核物理大科学装置拥有多重功能，应大力支持：既在基础研究中占有重要的位置，又在国家安全、国民经济建设、人民生活健康中发挥重要作用，而对世界一流大科学工程的投入，将为我国经济增长方式转变提供积极的推动作用。

中国科学院院士沈文庆则表示，核物理中还有很多前沿问题有可能获得诺贝尔物理奖级别的创新成果，中国的核物理需要新思想，而且是活跃的思想，20年后中国的核电应该是国际上最多、规模最大，如果基础科学跟不上，则产业的创新和队伍将缺少源泉。

中国核学会理事长李冠兴院士认为，应抓住机遇，开创核能系统材料研究的新局面，应该从自主品牌燃料组件研发、ATF燃料的研究和新技术预研发展战略规划等三方面进行研究,强调要基于 HIAF 和北京 ISOL，大力发展辐照模拟技术,积极开展相应的材料筛选与辐照机理的研究, 缩小我国核燃料和材料辐照性能研究与先进国家的差距。

同时，在陈佳洱、张焕乔、王乃彦等业界院士专家看来，中国建设HIAF和北京ISOL，还有不可错失的机遇因素：中国要实施创新驱动战略，开展高水平的核物理研究必不可少，特别是要跻身核科技大国“国际第一集团”的水准，相应的大科学装置的建设是必须的；如果没有核科学储备，中国将来在面对一些问题时，会非常被动。“通过建设大型的核科学基础装置，可以使中国的核物理研究位于世界前列，同时还可以助推核物理的发展成果应用到国防、材料、能源、医学等领域。HIAF和北京ISOL这两个装置具有先进性和互补性，建成后能使我国在核物理领域走到‘第一阵营’，而且北京ISOL装置在获得丰中子核束上具有非常好的创新性和很大的应用前景，这是一次我们迎头赶上甚至能成为核物理界引领者的机会。”柳卫平向记者引述了会上各位专家达成的共识。

值得留意的是，建设这两个装置，中国有得天独厚的优势，柳卫平透露了一组数据，“一是我们有比较全面的人才队伍，最为关键的是，我们有中国先进研究堆，这将为北京ISOL提供现已建成的驱动源、环境和空间，而且在进行北京ISOL相关实验时，并不会影响中国先进研究堆别的方面的工作。从经济性上讲，北京ISOL的成本预计是20亿元到30亿元人民币左右，从整个费用上看，在所有的大科学装置中，这也只是一个中等的‘投资’，额度并不算大。同样的装置，由于要新建驱动源，其他国家的建设花费，可能100亿元人民币都不止。”

中国核物理研究将走上“根本性跨越之路”

北京ISOL的“省钱招数”，正是得益于其是在中国原子能科学研究院现有的高通量中国先进研究堆上进行。柳卫平介绍，高通量的反应堆，为核物理科学实验提供必不可少的实验基础，没有反应堆，也就谈不上大科学工程的“弯道超车”。因此，这样的实验装置，国际上同行想做却难以做到，因为他们没有合适的反应堆。“同时，北京ISOL装置兼顾核科学的多项应用，是一把可以‘变形的枪’，集多功能于一身。”柳卫平笑称，这是一个“高大上”和“接地气”结合起来的梦想装置：既可以进行基础研究，如上述说到的诺贝尔奖级的登陆“超重稳定岛”实验，也可以做与国家需求密切相关、与核能产业直接联系的核技术应用研发。比如“日本福岛核事故发生后，全世界的核材料科学家都在寻找一种新的包壳材料来替代锆合金包壳，以便在严重事故工况下避免锆水反应产生大量氢气，导致爆炸。目前业界已形成了一个抗事故燃料的概念，北京ISOL装置就可以为这种新燃料元件提供重要的辐照模拟技术。”

也正因为如此，北京ISOL被视为全球核物理界的“科学梦想平台和孵化器”。“依靠这个装置，中国将吸引上千名世界一流的核物理科学家到中国来工作，来‘寻梦’，北京ISOL平台也将成为比肩日本理化所和德国重离子研究所的世界顶级实验平台。”不难想象，在这个平台上，将产生不同的“梦之队”，届时，中国将成为全球核物理研究的一个中心。这个全球核能英才齐聚中国的“科研盛宴时间表”，按照柳卫平的设想，应该是2025年左右。

对于需要时间潜心沉淀和积累的科学研究而言，从现在算起，10年的时间不算太长，而2025年也不遥远。柳卫平说，“相比国外的综合性试验装置，北京ISOL这把‘梦想之枪’具有更远的射程和更强的火力。北京ISOL装置下一步的建设工作计划倒排表即将制定。”即使还需要克服一些难题，但相信中国核物理大科学装置的“梦想平台”，将离我们越来越近，而未来的十几年，或许将是中国核物理研究实现根本性跨越的“黄金时代”。（韦吉磊）