
人物简介:

李晓,中国科学院高能物理研究所研究员,博士生导师。中国散裂中子源科学中心党总支书记、副主任,学术委员会副主任。中国物理学会/中国核学会粒子加速器分会理事,入选中国科学院青年促进会和广东省特支计划。主要从事先进粒子加速器物理与技术研究,主持国家发改委、国家自然科学基金、中国科学院、广东省科技厅等多项国家级、省部级科研项目。

“为大国重器工作的幸福感,不是一般人能够体会的。”走进李晓的办公室,桌面上高高的一沓资料格外醒目。拿掉这些资料,办公室干净得“就像没用过一样”。
李晓是大国重器背后的“加速者”,其团队经过近10年预研,从基础材料和基本工艺着手,在国产高功率高梯度磁合金加载腔的研制上取得重大成果。
从北京高能所的实验室到东莞的松山湖畔,从跟在导师身后的青年学者到国家大科学装置建设的核心人物,李晓的科研轨迹,恰是中国粒子加速器事业冲破封锁、自主崛起的缩影。
“作为年轻的科技工作者,要敢于挑战这个世界最前沿或是最先进的技术。”李晓不仅让微观粒子的速度突破极限,更让国家重大科技工程的进程,在重重壁垒前跑出了“中国速度”。
荔枝林下的抉择:迎难而上打破封锁
2014年的春天,北京中关村的樱花正盛,李晓即将开启人生新征程。
彼时,我国首台脉冲式散裂中子源项目已在松山湖破土动工。面对着离开习惯的城市,奔赴几千公里外从零开始,还要克服长期两地分居… …“去不去”三个字,在李晓心里盘桓了片刻。
留京,意味着顺理成章的安稳的生活;南下,则要面对一片空白——实验室还在图纸上,团队尚未组建,更棘手的是,这项工程从一开始就被国外技术封锁的阴影笼罩。
“搞大科学装置哪有不难的?国家需要,再难也要上。”十年后,李晓坐在松山湖科学城的办公室里,谈起那个决定时语气平静,仿佛只是在说昨天的会议安排。

李晓的研究领域是“粒子加速器”的高频技术,其中高功率高梯度磁合金加载腔是关键,该技术长期遭国外封锁。
如果把中国散裂中子源比作科研界的“F1 方程式赛场”,那么磁合金加载腔就是赛车的引擎。关键的磁合金腔技术被“卡脖子”,让李晓常常感到憋屈。大科学装置是一个国家科技实力的试金石,“别人不会把最好的给你,只能自己造”。
十年来,李晓实验室的灯光常常亮到凌晨。他把团队分成几个攻坚小组,他自己则成了“连轴转”的陀螺。
“我的工作很单调,每天一醒来面对的就是没有答案的问题。每天就是开会讨论,探讨可能性,钻进实验室验证推翻再重来。”李晓坦言,科研前沿只能靠实验一步步探索,别人不可能给你答案。
“哪怕是针对一个很小的问题,也要同时尝试多条技术路线,谁也不知道哪条能走通,很多时候做到最后才发现都走不通。”李晓举例说,在研究磁合金加载腔项目的过程中,为了找到合适的涂层技术死磕了多年,“最终证明我们的技术路线都行不通,只能放弃,从头开始”。
关键技术的“跨越”:让“中国心脏”跳动得更快更稳
高功率高梯度磁合金加载腔是中国散裂中子源二期(CSNS-II)中必须突破的关键技术。但这项技术,长期被少数国家垄断,相关参数、材料、工艺全被列为“禁运品”。
李晓团队经过近十年预研,从基础材料和基本工艺着手,在国产高功率高梯度磁合金加载腔的研制上取得重大成果,其中关键技术指标加速梯度较国际最高水平提升 56%。
2021年9月完成磁合金加载腔高功率测试,加速梯度达到40.76kV/m,处于国际先进水平。在此基础上,团队开展了3000小时以上的稳定性测试,验证了磁合金加载腔长期运行的可靠性,并进一步将加速梯度提高到50kV/m以上,于2022年8月完成了设备安装并正式投入运行。这意味着我国在这一领域实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。
这项从基础材料(铁基纳米晶合金)到工艺(高绝缘SiO₂涂层技术)完全自主可控的成果,不仅扫清了CSNS二期功率提升至500千瓦的关键障碍,更为粒子治疗装置等民用领域开辟了新路径。
更令人振奋的是,这项成果从基础材料到工艺全是“中国造”。铁基纳米晶合金由团队自主研发,高绝缘涂层技术突破国外专利壁垒,许多生产设备都是联合东莞本地企业定制的。
“中国散裂中子源的建设,是由庞大的工业体系支撑的。特别是松山湖周边,已经具备了完善的先进制造条件。”李晓笑着说,有次急需一种特殊模具,附近的厂家连夜开模,第二天一早就送来了样品,“这种产学研的快速响应,是我们能突破封锁的重要原因。”
截至目前,中国散裂中子源累计注册用户超9000人,其中1/4来自粤港澳大湾区,已完成2200多项用户实验课题,在航空航天、高铁船舶、新能源、量子材料、粒子治疗等重点领域斩获一批重要成果。随着高功率高梯度磁合金加载腔取得突破,中国散裂中子源将有望在越来越多民用领域“大展身手”。

“每天都有新问题,这就是科研的魅力。”访谈刚结束,李晓看了一眼手表,起身快步走向电梯,匆匆赶往下一个讨论会。
“粒子加速有极限,但国家科技发展的脚步没有极限。”李晓笑着说,脚步却没有放慢。
永不停歇的“加速”:为国家需要再闯一片天
工作十多年来,“忙”成了李晓的常态。他的日程表永远排得满满当当,最近两个月的周末全被会议和实验占满。
“大团队作战,你休假后,别人的研究也会耽误了。”李晓说,科学研究环环相扣,每一环都不可替代。
如此高强度的工作,对于李晓来说,更多是“痛并快乐着”。“为大国重器工作,这种机会并不多。每一次取得新突破,都能让我感到兴奋。”李晓继续补充道,“哪怕这种突破只是很小的一步,那也是我为国家走在前沿的一小步”。
李晓直言,中国散裂中子源担负着解决国家重大战略问题的重任,因此他本人也不敢有半分松懈。
“东莞本身就是一个非常年轻、有活力的城市,这个城市的特质和散裂中子源目前的发展阶段非常契合。”李晓常常在傍晚散步时,看着高楼林立的产业园,感慨这座城市与科学的共生。“这里的厂家能连夜帮我们做零件,这里的政府能快速响应我们的需求,这里的年轻人愿意为了梦想拼一把 —— 这种氛围,最适合搞创新。”
夜幕下,李晓透过窗户看到,四周的实验室次第亮起灯光,像一串跳动的粒子,在黑夜中划出明亮的轨迹。
十年前那个在工地尘土中奔忙的青年,早已把自己的人生轨迹,融入了大国重器的成长之路。而他播下的种子,正在这片土地上生根发芽,等待着下一次“加速”的信号。
撰文:南方+记者 韦基礼
图片:黄政正
统筹:张珊珊
来源:《松山湖人才参考》
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