從(cong) 2006年萌生穩相光壓加速的想法，到2008年在《物理評論快報》上發表論文正式提出激光穩相光壓加速的原理；從(cong) 2017年帶領團隊建成世界上首台超小型激光加速器輻照裝置，到2018年在北大校慶前夕向習(xi) 近平總書(shu) 記介紹1：10比例的激光加速器原型裝置的原理和應用領域；從(cong) 2019年底率領團隊開啟為(wei) 期十一年的國家重點研發計劃“重大科學儀(yi) 器設備開發”重點專(zhuan) 項——“拍瓦激光質子加速器裝置研究與(yu) 應用示範”項目，到2020年參與(yu) 北大和廣州市白雲(yun) 區合作建設廣東(dong) 省激光等離子體(ti) 技術研究院的一係列工作，在北大度過21載光陰的北大物理學院副院長、重離子所所長顏學慶教授的“燕園記憶”裏，有很多從(cong) “0”到“1”的創新突破和難忘瞬間。

在北京初冬的一個(ge) 清晨，《北京大學校報》記者在北大激光等離子體(ti) 實驗室專(zhuan) 訪了“2020年度何梁何利基金科學與(yu) 技術進步獎”獲得者顏學慶。

顏學慶向科學技術部黨(dang) 組書(shu) 記、部長王誌剛和隨行領導介紹團隊研究的超小型激光等離子體(ti) 加速器癌症治療係統

開創激光穩相加速方法

1998年，即將在清華大學工程物理專(zhuan) 業(ye) 本科畢業(ye) 的顏學慶來到北大做畢業(ye) 設計。這次經曆讓他發現，“在北大有充分的思考空間，有創新的土壤可以做點新東(dong) 西”。恰逢陳佳洱院士、方家馴教授招收碩博連讀的學生，1999年，顏學慶進入北大攻讀加速器物理專(zhuan) 業(ye) 的博士學位，開始了他在激光離子加速方麵的求索之旅。

“陳佳洱院士是我的博士生導師，方家馴教授是我的碩士生導師。他們(men) 一直鼓勵我在加速器領域探索新的原理和方法，先做起來。”顏學慶開始逐步摸索改進離子加速效率的途徑。“在北大的好處就是沒人會(hui) 限製你，科學精神和自由探索精神無處不在。”

2004年，顏學慶在北大博士畢業(ye) 留校任教。這一時期，美歐等國的科學家開始提出用強激光做離子加速的想法，但在原理上尚無突破。時光走過兩(liang) 年，2006年，已經在這方麵廣泛閱讀了大量文獻的顏學慶借鑒風帆的原理率先提出穩相光壓加速的物理方法。但是當顏學慶在國際會(hui) 議上提出這個(ge) 想法後，質疑紛至遝來。“大家都覺得這個(ge) ‘帆’做不出來。”陳佳洱院士帶著顏學慶來到中科院上海光學精密機械研究所，徐至展院士對顏學慶的這個(ge) 創新想法非常讚賞，這更堅定了顏學慶的信念。“勇於(yu) 抗爭(zheng) ，不怕輸，更不會(hui) 服，是我們(men) 的民族精神！”2008年，顏學慶在《物理評論快報》上發表相關(guan) 學術論文提出激光穩相光壓加速的原理，指出穩相加速方法可以產(chan) 生納庫級自聚焦GeV準單能的質子束，並有望通過多階段加速得到萬(wan) 億(yi) 電子伏特量級的質子束，研究對於(yu) 離子癌症治療、激光核聚變快點火和新概念加速器等研究頗具意義(yi) ，係列文章最高單篇引用率接近400餘(yu) 次。在北大這片鼓勵創新的沃土中，在擁有濃厚自由探索精神的氛圍裏，顏學慶實現了從(cong) “0”到“1”的突破。

加速器要成器

論文發表了，顏學慶並沒有止步於(yu) 此。“陳佳洱老師和賀賢土老師都對我說想法很好，能不能在北大做相關(guan) 的實驗。”兩(liang) 位院士老師強力支持顏學慶申請在北大建立激光實驗室。建立實驗室的過程並非坦途，其間也遭遇挫折，怎麽(me) 辦？陳佳洱院士說：“加速和加速器隻差一個(ge) 字，但是不成器不行。”恩師的這番話對顏學慶影響至深，從(cong) 此他開始致力於(yu) 從(cong) “加速”到“加速器”的研究，以堅強的意誌力，用十年磨一劍的精神，踏踏實實沿著“加速器要成器”的道路往前走，追求更多的突破。他與(yu) 張傑院士、北大客座教授盛政明教授進行深入的討論和交流，發現超短超強激光與(yu) 固體(ti) 靶相互作用時存在穩相加速機製，如果激光歸一化光強強度a與(yu) 靶的麵密度相當時，激光可以如常規加速器一樣對離子進行加速和縱向聚束，從(cong) 而可以產(chan) 生高品質的高能單色離子。這對激光離子加速器的“成器”影響重大。

帶著“加速器要成器”的目標，2008年，顏學慶申請前往德國馬普學會(hui) 量子光學研究所做訪問研究。在德國，顏學慶和馬普學會(hui) 量子光學研究所Habs教授、正在馬普學會(hui) 量子光學研究所做客座教授的激光尾波場加速理論的提出者Tajima教授三人一見如故，二人對顏學慶的“風帆論”頗感興(xing) 趣，一到周末三人小組就開啟“討論模式”，“我們(men) 在一起證實了激光穩相加速的原理，寫(xie) 了10篇文章，那一年多的時間非常‘高產(chan) ’，我們(men) 三人成了非常好的朋友，並加入了2018年諾貝爾獎獲得者Mourou教授倡議發起成立的‘世界超強激光科學中心’。”Habs和Tajima經常“考驗”顏學慶，做實驗的時候隻告訴他參數，讓他預測結果。顏學慶的理論預測結果每次都和實驗結果高度吻合，這讓二人大為(wei) 佩服。回首負笈德國的時光，顏學慶感慨，“那段時間真正接觸了激光加速理論的源頭，並針對激光加速速度上不去、效率低的物理瓶頸，對激光穩相加速原理進行了實驗驗證，將研究方向向前推進了重要一步，並和國際上的頂尖團隊建立了合作。”

在德國兩(liang) 年的時光飛速而過，2010年，陳佳洱院士赴意大利開會(hui) ，在慕尼黑轉機期間特別和顏學慶會(hui) 麵談心：“你現在應該趕緊回國，申請項目獲取支持，在中國完成‘加速器要成器’的目標。”2011年北大科研部訪問慕尼黑馬普量子光學所，帶隊的周輝部長建議盡快回國申請“傑青”項目。這一年冬天，顏學慶回到燕園，在北大科研部門的支持下順利申請到‘傑青’基金資助，“傑青基金200萬(wan) 元，加上陳佳洱院士拿到的一筆200萬(wan) 元重點項目經費，總共400萬(wan) 元起家。”顏學慶在陳佳洱院士在北大做回旋加速器的一個(ge) 庫房開始建設激光加速器實驗室。兩(liang) 年之後，2012年，陳佳洱院士、顏學慶教授領銜的“超小型激光離子加速器及其關(guan) 鍵技術研發”項目獲得國家重大科學儀(yi) 器設備開發專(zhuan) 項立項。從(cong) 此，在恩師陳佳洱院士和北京大學的鼎力支持下，持之以恒帶領團隊開展高梯度激光離子加速器的研製，“高對比度高功率飛秒激光”“激光等離子體(ti) 透鏡”“納米自支撐靶材”和“激光驅動超高流強離子束傳(chuan) 輸”等核心技術被一一突破。2017年，顏學慶團隊在北大建成國際上首台1%～5%能散、能量（3～15 MeV）和電量（<2～30 pC/束團）可調的激光質子加速器與(yu) 輻照裝置。團隊成功開展了聚變磁場診斷和粒子注入與(yu) 輻照等探索，激光離子加速器也逐步應用於(yu) 西南物理研究院和新奧集團磁約束聚變裝置研究，激光加速器此時初步“成器”。

顏學慶在北大激光等離子體(ti) 實驗室

在最接近需求的地方從(cong) 事科研

2018年，北大120周年校慶前夕，習(xi) 近平總書(shu) 記在北大考察時駐足於(yu) 顏學慶團隊研發的激光加速器原型裝置前，顏學慶向總書(shu) 記匯報：“從(cong) 樣機的建造到不斷完善，並建成第一台激光質子加速器，整個(ge) 過程都是我們(men) 中國人自己完成的。”兩(liang) 年前的那個(ge) 難忘瞬間，顏學慶至今記憶猶新：“當時跟總書(shu) 記匯報時我們(men) 表示要盡快推進科研成果的落地轉化，建成能用的裝置，服務於(yu) 人民生命健康和國家需求。”他深有感觸地說，科研工作者的使命，就是“在最接近國家重大需求和人民生命健康需要的地方從(cong) 事科學研究”。

2019年12月，國家重點研發計劃“重大科學儀(yi) 器設備開發”重點專(zhuan) 項“拍瓦激光質子加速器裝置研究與(yu) 應用示範項目”正式批複。項目由北大牽頭承擔，實施周期為(wei) 2019年12月至2030年11月，跨度長達11年。項目完成後，激光質子放療係統的運行費用將大為(wei) 降低，更多腫瘤患者將因此受益。作為(wei) 項目負責人，顏學慶說，“實現研製開發出穩定可靠的激光質子放射治療係統的目標，還有很多物理技術的瓶頸需要一點點地去克服，還有很多工程的問題等著我們(men) 去突破。作為(wei) 北大科研工作者，我們(men) 不僅(jin) 要在原創上有想法，更要堅持‘四個(ge) 麵向’，致力於(yu) 科技成果向現實生產(chan) 力的轉化，為(wei) 國家相關(guan) 產(chan) 業(ye) 鏈做貢獻，真正打通產(chan) 學研相結合的最後一公裏。”為(wei) 此，顏學慶積極促成項目落地於(yu) 北京懷柔科學城的激光加速創新中心。“懷柔科學城的激光加速創新中心將成為(wei) 重要的科研平台，起到示範作用，更重要的是為(wei) 國家‘十四五’激光大科學裝置研發奠定堅實的技術基礎。”正因為(wei) 這一重要作用，當2019年底激光加速創新中心啟動之際，顏學慶感慨萬(wan) 端，在微信朋友圈發文致謝各方支持：“懷柔科學城北京激光加速創新中心經過兩(liang) 年多的論證，無數次匯報和方案調整，在2019年底終於(yu) 可以啟動。在此衷心感謝所有給予幫助和支持的領導們(men) 、專(zhuan) 家們(men) 、同行們(men) 、朋友們(men) 、科學城公司和參加項目的團隊成員們(men) ！！！”

“四個(ge) 麵向”中，麵向世界科技前沿、麵向國家重大需求、麵向人民生命健康，是顏學慶近十多年來始終積極探索的目標和方向，但是如何麵向經濟主戰場，對他來說還是個(ge) 全新的命題。“科研成果如何產(chan) 業(ye) 化？”“如何運用產(chan) 業(ye) 化成果反哺科研？”這是顏學慶始終在思考的問題。2020年9月，北京大學與(yu) 廣州市白雲(yun) 區簽署合作協議，共同支持廣東(dong) 省激光等離子體(ti) 技術研究院的建設。“我們(men) 好多專(zhuan) 利技術看似沒有用，但到了廣州這樣的產(chan) 業(ye) 前沿發現遍地有用，在這裏可以讓相關(guan) 技術繼續孵化，集聚成當地的激光產(chan) 業(ye) 生態，整合出一條激光等離子體(ti) 產(chan) 業(ye) 鏈，提升整個(ge) 產(chan) 業(ye) 鏈水平，從(cong) 而真正打通產(chan) 學研結合的最後一公裏。”顏學慶的想法很明確。

在燕園走過21載創新求索之路，顏學慶對北大打造自主創新新高地有著自己強烈的期許：“北大做強創新引擎離不開科學的評價(jia) 體(ti) 係和評估機製。持續創新需要深化科技創新體(ti) 製改革的支撐。‘唯學術’‘唯貢獻’的人才和學術評價(jia) 體(ti) 係將進一步激發北大科研工作者的創新潛能，我對此滿懷期待！”