如果各位前往錦屏深地實(shí)驗(yàn)室，就能體驗(yàn)到這離天體演化密碼最近的奇妙之旅。穿過地下2400米深處的十幾公里的隧道，在運(yùn)行著的儀器旁，伴隨著原子核信號(hào)放大后發(fā)出的微微閃光，可以去聆聽宇宙跳動(dòng)的脈搏?！痹诤颂祗w物理領(lǐng)域已經(jīng)探索了30多年的錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國原子能科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱原子能院)研究員柳衛(wèi)平，談起錦屏深地實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，依然兩眼放光，激情不減當(dāng)年，“當(dāng)我凌晨一點(diǎn)值守在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，第一次感覺發(fā)現(xiàn)之門離自己如此之近?！?/p>

　　12月18日，我國首個(gè)深地核天體物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目JUNA——錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)發(fā)布首批實(shí)驗(yàn)成果。

　　首批發(fā)布的4個(gè)核天體物理關(guān)鍵反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)量靈敏度和統(tǒng)計(jì)精度均高于國際同類裝置水平，達(dá)到國際核天體物理直接測(cè)量的最大曝光量、最寬能量范圍和最高靈敏度，至此，我國成為世界上第三個(gè)具備開展深地核天體物理研究的國家。

　　聚焦核天體物理“圣杯”反應(yīng)

　　1983年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者威廉?福勒曾表示：人體中絕大部分元素是C和O，在化學(xué)和生物的層面上，已經(jīng)基本理解了它們?？稍诤颂祗w物理的層面上， 并不理解這些C和O是怎么產(chǎn)生的。因此，該反應(yīng)被譽(yù)為核天體物理界的“圣杯”，也被稱為生命起源的種子，對(duì)恒星演化、大質(zhì)量恒星最終歸宿、宇宙元素豐度甚至生命起源非常重要。

　　“圣杯”反應(yīng)也被世界核天體物理學(xué)家視為心中的珠穆朗瑪峰。

　　但要摘得“圣杯”困難重重。直接測(cè)量“圣杯”反應(yīng)獲取的數(shù)據(jù)誤差最小，但該反應(yīng)極其微弱，能夠屏蔽宇宙射線的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所成為核天體物理學(xué)家們摘取“圣杯”的必要條件。

　　打造傾聽宇宙聲音最合適的環(huán)境

　　柳衛(wèi)平從未放棄摘取“圣杯”的想法。

　　2008年世界最大埋深錦屏水電站17.5公里長的交通隧道正式貫通，立刻吸引了柳衛(wèi)平的注意。最大埋深的隧道之所以具有這么大的吸引力，是因?yàn)樗淼郎戏?400米厚的巖層好像一塊厚厚的幕布，遮住了宇宙線的光芒，恒星中的核過程在地下重新泛起點(diǎn)點(diǎn)微光。

　　2015年，中國首個(gè)深地核天體物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目獲得國家自然基金重大項(xiàng)目支持。

　　在中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司的支持下，原子能院牽頭集合中科院近代物理所、北京師范大學(xué)等單位，在雅礱江公司錦屏水電站旁的這個(gè)世界上最深、最安靜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，建立了一個(gè)研究核天體物理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

　　然而僅僅依靠深地對(duì)宇宙線的屏蔽是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

　　“申請(qǐng)項(xiàng)目之時(shí)，團(tuán)隊(duì)雖然在加速器、探測(cè)器、大功率靶、離子源方面具備一定的能力和經(jīng)驗(yàn)，但都局限在地面，深地經(jīng)驗(yàn)幾乎為零。”錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目副總指揮、原子能院核物理所所長郭冰說，錦屏實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要重新研制。

　　柳衛(wèi)平對(duì)科研的熱情，吸引了大量科研人員加入。

　　中科院近代物理所成功研制出緊湊永磁結(jié)構(gòu)的先進(jìn)ECR離子源，束流強(qiáng)度可以達(dá)到10毫安，這是LUNA(意大利深地核天體實(shí)驗(yàn)平臺(tái))的10倍;與此同時(shí)，原子能院成功研制短間隙加速管，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)流束高效率傳輸，并且束流能量的穩(wěn)定性好于萬分之五;原子能院與北京師范大學(xué)合作成功研制BGO探測(cè)器陣列，探測(cè)效率達(dá)到70%，分辨率達(dá)到國際同類裝置最優(yōu)水平;原子能院研制的大功率靶，靶上功率達(dá)到4kW/cm2(千瓦/平方厘米)，完全滿足強(qiáng)流束實(shí)驗(yàn)要求。

　　毛坯房里“搶”出的創(chuàng)新

　　2020年初，錦屏二期實(shí)驗(yàn)室具備了基本的運(yùn)行條件，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)終于獲準(zhǔn)在2020年9月底至2021年3月初到錦屏地下實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)研究。

　　此刻的錦屏地下實(shí)驗(yàn)室，就是一間空間巨大的毛坯房。

　　能否利用這個(gè)寶貴的窗口期開展實(shí)驗(yàn)?團(tuán)隊(duì)意見分歧很大。否定的聲音認(rèn)為時(shí)間太短，加速器等設(shè)備都是精密儀器，安裝調(diào)試都是用年來計(jì)算。短短的五個(gè)月時(shí)間，別說做實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備出束就是巨大的挑戰(zhàn)。

　　在充分聽取團(tuán)隊(duì)意見后，柳衛(wèi)平說道：“這件事必須要做，值得冒險(xiǎn)。在柳衛(wèi)平心中，科學(xué)發(fā)現(xiàn)從來只有第一，沒有第二。

　　為在極短的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)備安裝與調(diào)試，留出充足的時(shí)間用于科研實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目成員不得不與時(shí)間賽跑，多次往返北京與西昌之間。從北京到西昌大涼山，相距2000多公里，除了3個(gè)多小時(shí)的航程，還有近3個(gè)小時(shí)的盤山路。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將設(shè)備從北京拆裝到四川西昌錦屏地下實(shí)驗(yàn)室。

　　“不容許有任何閃失，任何一個(gè)備品備件都會(huì)影響計(jì)劃進(jìn)度，哪怕一顆螺絲釘，再加上新冠肺炎疫情的影響，任務(wù)艱巨可想而知?！惫f。

　　堅(jiān)守在實(shí)驗(yàn)室的成員，也常常奮戰(zhàn)到凌晨?jī)牲c(diǎn)才回到營地，第二天天不亮又奔赴現(xiàn)場(chǎng)開展戰(zhàn)斗。

　　功夫不負(fù)有心人，通過百天大會(huì)戰(zhàn)，在提前計(jì)劃節(jié)點(diǎn)5天的日子，他們完成了設(shè)備的安裝與調(diào)試。

　　2020年12月26日，JUNA強(qiáng)流加速器裝置在錦屏實(shí)驗(yàn)室A1實(shí)驗(yàn)廳出束打靶，屏幕上一道刺破黑色的亮光，被認(rèn)為是扣響“圣杯”的第一縷光。

　　隨后成功開展的4個(gè)核天體物理關(guān)鍵反應(yīng)的直接測(cè)量，取得了令人矚目的創(chuàng)新成果。

　　對(duì)JUNA項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來說，首批實(shí)驗(yàn)取得的創(chuàng)新性的成果，表明團(tuán)隊(duì)研制的最強(qiáng)流深地核天體物理加速器成為該領(lǐng)域具有顯著國際影響力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，中國第一次走向國際核天體物理的舞臺(tái)中央，并向著“圣杯”反應(yīng)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。