他曾解決原子彈"過早點火",剛剛因"約束"核聚變獲國際大獎

日前,中國科學院院士賀賢土摘取代表激光聚變能源領域國際最高獎項。他為我國第一顆原子彈、第一顆氫彈、中子彈研製立下汗馬功勞。


他曾解決原子彈

賀賢土

專家簡介:

賀賢土,理論物理學家,中國科學院院士,北京應用物理與計算數學研究所研究員。作為首席科學家,領導國家"863計劃"慣性約束聚變主題專家組工作,為我國形成一個獨立自主的慣性約束聚變研究體系作出了重要貢獻。

曾獲國家自然科學獎二等獎1項,國家科技進步獎一等、二等獎各1項,部委級科技進步獎7項。2000年獲何梁何利基金科學與技術進步獎,2001年獲國家"863計劃"突出貢獻先進個人獎。


9月26日,在日本大阪,82歲的理論物理學家、中國科學院院士賀賢土走上國際慣性聚變科學與應用大會的頒獎臺,接過了美國核物理學會授予的2019年度"愛德華.泰勒獎"。這是激光聚變能源領域國際最高獎項,獎勵他領導推動中國慣性約束聚變(ICF)領域發展,在靶物理和高能量密度物理研究方面做出的突出貢獻。

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▲賀賢土獲頒愛德華泰勒獎(圖片來自網絡)

站在領獎臺上,賀賢土謙遜地表示,這個獎屬於集體,"我只是代表我們國家來領獎"。

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然而,很多人卻很少聽說過賀賢土的名字,以前甚至在科學界也很少有人知道賀賢土究竟是誰?這一切都與賀賢土的研究有關。1962年,賀賢土從浙江大學物理系理論物理專業畢業後,響應國家的召喚,到北京參加核武器理論研究,在彭桓武、鄧稼先、周光召、于敏等兩彈元勳指導與領導下工作,從此開始了自己不為人知的核武器研究生涯。

賀賢土曾經先後參加了我國第一顆原子彈、第一顆氫彈的相關研製工作。20世紀70年代末到80年代中,他率領一個研究小組,夜以繼日地工作,終於突破中子彈原理,為我國掌握中子彈技術立下汗馬功勞。

由於工作需要保密,賀賢土的名字一直並不為公眾所熟知,為我國從事核武器研究的科學家在長時間內都需要隱姓埋名做無名英雄,賀賢土也隱姓埋名了將近30年,很長的時間內,他不能發表相關論文,也不能出國學習考察和進行科研交流。直到最近一些年來,隨著我國核武器事業的一些解密,他的名字才開始出現在我們的面前。他晚年重點參與的激光慣性約束聚變(ICF)的研究,現在已經發展成為我國的重大科學工程。

推動我國激光慣性約束核聚變研究

賀賢土本次獲獎主要是獎勵他人生後半段的研究成果。上個世紀80年代末,50歲的賀賢土開始領導科研人員進行激光慣性約束核聚變的研究。

慣性約束核聚變,也被譯為侷限慣性核聚變、慣性約束聚變、慣性限制氫聚變,這是一種核聚變的技術,是指利用激光的衝擊波來引發核聚變反應。這一領域的研究,體現著一個國家的科技水平和綜合實力。當時世界上,美國、歐盟、法國(單獨)、俄羅斯、日本等,都在競相拓展對ICF的認識和研究。

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與此同時,我國的ICF研究基礎卻十分薄弱,既缺乏頂層設計和長遠規劃,也沒有足夠經費。1988年,在王淦昌、王大珩和于敏三位院士上書中央後,1993年該項目得以進入國家863計劃。隨後慣性約束聚變主題專家組成立,賀賢土即為主題專家組秘書長,開始負責這一項目的實施。

從1996年起,賀賢土開始以首席科學家的身份來負責這一項目的研究。經過不斷探索,中國很快就在這一重大科技領域實現了突破。2000年,命名為"神光Ⅱ"的高功率實驗裝置成功運行,實驗時,在十億分之一秒的超短瞬間內,該裝置傳輸發射出相當於全世界電網功率總和數倍的強大功率,達到了國際同類物理實驗裝置的最好水平。

2001年12月,因為年齡的關係,賀賢土把首席科學家的位置讓給了年輕人,不過此後的10多年他依舊在指導著這方面的一些研究工作,把握總體發展方向。

"慣性約束核聚變不僅在軍事上具有重要意義,它在能源、基礎研究和工業生產中都具有重要作用。目前,在這一大科學工程研究中,中國已經在世界上佔有了一個重要位置。"賀賢土說他們最開始進行這一領域的研究時,中國的研究基礎非常薄弱,並且美國等國家也對中國實施技術封鎖。但是經過中國科研人員自己的努力,中國目前已經形成了一個獨立的研究體系,並對以後的工作打下了良好的基礎。

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為了國家聚變科學的長遠發展,賀賢土還推動浙江大學成立聚變理論與模擬中心和北京大學應用物理與技術研究中心,並建立了國內首個高能量密度物理學科,為我國核聚變科學事業培養了一批人才。

賀賢土說,現在他獲得 "愛德華·泰勒獎",也代表著中國的慣性約束聚變大科學工程及高能量密度物理研究發展速度很快,並且越來越受到國際關注。近些年來,一些投資巨大的相關工程項目已經建成或者即將上馬。在新的發展機遇面前,賀賢土再次強調了基礎研究的重要性。

"大科學工程一定要重視相關基礎科學研究,只有高度重視基礎研究,我們才能在大科學工程上實現創新,不斷引領國際前沿研究。"賀賢土表示。·

"沒有人告訴我們任務到底是什麼"

賀賢土的人生並不是自己主動選擇的結果。1962年7月剛從浙江大學物理系畢業時,他的想法很簡單,就是希望自己能夠留在浙江大學當一名老師,而校方也有意讓他留校當助教,並且工作幾乎已經是鐵板釘釘。但是事與願違,到了11月中旬,物理系主任李文鑄教授卻通知他到北京一個很重要的單位去報到。具體是什麼單位,李文鑄教授說他也不知道。

沒過幾天,賀賢土就拿到了報到證。但是一看,他卻傻眼了:自己明明是學習理論物理的,通知書卻居然要求他去當時的煤炭工業部招待所去報到!

"煤炭工業部是管挖煤的,他們要理論物理方面的人才幹什麼?難道是要我去挖煤不成?這和我學的專業又有什麼關係呢?"賀賢土心中充滿了疑惑。尤其是報到的地點是在招待所裡更是讓賀賢土很不安。

"但是心裡打鼓也還是要出發的,我們這一代人總是有一種只要國家有需要就要服從的心理。"11月30日,賀賢土啟程踏上了北上的列車。到北京之後,賀賢土幾經周折才找到報到的招待所。

在這裡,賀賢土看到了很多像他一樣前來報到的年輕人:軍人中有海軍的、陸軍的,大學畢業生中有清華的、北大的,還有其他一些著名高校的,物理、數學、力學等一些專業的都有。另外,還有一些大學的老師。

"總不至於這些方面的人都是來搞煤炭的吧!"這時,賀賢土已經隱隱感覺到他即將從事的工作和煤炭沒有任何關係,他心中懸著的石頭總算落了地。

"在招待所接待我們的人沒有一個人告訴大家我們的任務到底是幹什麼。並且一個負責接待我們的人也很神秘,他一有空就在房子裡看書,但是一看到我們,他就把書藏了起來。"賀賢土和很多年輕人當時心想,他們將要從事的肯定是十分秘密的工作。但是究竟是什麼工作,他們誰也不清楚。

後來賀賢土才知道,為了應對美國的威脅和訛詐,中國決定自己研製原子武器。1962年11月,國家決定選調100名技術骨幹、選拔6000名剛剛畢業的大學生和中專生,進入到原子彈的研製隊伍中。賀賢土就是這6000名畢業生中的一員。

一個多月以後,招待所的很多人陸陸續續調往在北京西郊剛剛建好的秘密單位中。賀賢土想自己也該快了吧。但是左等右等,始終不見他的調入通知下來。後來一問才知道是政審人員發現自己檔案中的海外關係有問題。

原來他爺爺的一個親兄弟有一個孫子,也就是他的遠方堂兄,那時正在美國。並且他以前還負責過蔣介石的膳食,解放前夕隨國民黨到了臺灣,後來又輾轉到美國定居。堂兄有一個比賀賢土小几歲的兒子,在賀賢土讀浙大時還在杭州大學物理系讀書。1960年,國家允許國內有海外關係的人去香港探親,堂兄的兒子於是去香港探親,並從香港去了美國,可是再也沒有回來。由於賀賢土他們和這個遠方堂兄多年以前就沒有什麼聯繫了,對於這些,賀賢土並不知情,因此並沒有填寫在自己的檔案中,但是不知是誰後來給填了上去。於是賀賢土麻煩了。

當時,政審通不過的一些人後來就不得不離開了。賀賢土自己也開始打起了退堂鼓,準備到上海市一家理化研究所或者是北京市的一家加速器研究所去工作。

但是上面並沒有放人。"他們不取也不放,讓我在北京南郊果子市客店足足待了近2個月,這一段時間內,心裡真不是滋味。"

後來事情出現了轉機。推薦他的系主任李文鑄教授堅信賀賢土的人品和政治可靠性,他給當時的高教部副部長兼浙江大學校長周榮鑫打電話,後者又給二機部部長劉傑打電話,具體講明瞭賀賢土的情況後,賀賢土終於等到了調令得以進入了秘密單位。

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▲賀賢土(站立者)參與第一顆原子彈的研製工作(圖片來自網絡)

這時賀賢土才知道他所進入的就是二機部第九研究所(中國工程物理研究院的前身)——中國核武器研究的最前沿陣地。

報到的時候,賀賢土被分在研究所一室,他完全沒有想到接待他的常務副主任居然是在初中就已經成為他心中偶像的著名科學家周光召,而該室的主任就是鄧稼先。

能夠在這些頂級科學家的手下工作,賀賢土前一段苦悶的心情馬上來了一個180度的大轉彎。"這樣的機遇是很少有人能夠碰到的。"他同時也為自己感到慶幸。

從原子彈到中子彈的跨越

至今賀賢土都不能忘記他參與研究原子彈時那段激情燃燒的歲月。他進入研究室時,已經是1963年3月初,這時原子彈各個方面的工作都已經在摸索中前進。賀賢土的第一件工作就是跟一個老同志計算原子彈爆炸以後中子在空氣中穿透的距離。大半年以後,這個工作得以順利完成,因為出色的工作能力,第二年他開始負責研究跟原子彈爆炸點火有關的"過早點火概率"問題。

"我們當時決定採用內爆法引爆中國的第一顆原子彈。按照這種方法,原子彈在發生內爆以後,所產生的衝擊波會把裂變材料壓縮到高密度,達到高超臨界狀態,這時通過中子源點火就會使裂變材料產生鏈式反應,從而發生大量裂變,並在瞬間釋放出巨大能量產生爆炸。但是中子源的點火時刻通常都是預先設定好的,如果原子彈在內爆壓縮到預定點火時刻之前,外界突然降臨少量中子,提前點火引燃了核材料裂變,就有可能產生兩種後果,一個是導致原子彈提前爆炸不能達到預期的當量,一個是根本還沒有炸起來,就已經把核材料熔化了,從而導致原子彈爆炸試驗的失敗。因此,我們需要計算出現這種問題的概率。"

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▲原子城轟爆試驗場

雖然此前已經有好幾位專家計算過這個概率,但是都不太可靠。賀賢土決定另闢蹊徑。起初,他是與一個老同志一起進行研究計算,但是還不到一年時間,這個老同志就回家探親去了。賀賢土於是開始負責這一項目並獨立進行新的艱苦探索。那時,中國沒有電子計算機,他們的很多演算只能通過手搖計算機、計算尺和筆頭來完成,草稿紙裝了一麻袋接著一麻袋,最後都快抵住了他們工作房間的天花板。

在經過艱苦努力之後,最後賀賢土完成了物理方案,並與一位搞數學的同志合作,編成了數學程序,終於計算出了原子彈爆炸的"過早點火概率"。為我國原子彈1964年10月16日的成功爆炸提供了重要的數據支持。

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▲1964年10月16日,中國自行製造的第一顆原子彈在新疆羅布泊爆炸成功。賀賢土當時主要負責有關原子彈爆炸"過早點火概率"的問題(圖片來自網絡)

1967年6月17日,中國在羅布泊成功爆炸了第一顆氫彈。但是據賀賢土透露,實際上在1966年12月,他們就已經完成了氫彈爆炸原理突破的核試驗。

"在原子彈爆炸前一兩年,我們對氫彈的研究和探索就已經開始了。但是當時由於美、蘇、英三個已經成功試爆氫彈裝置的國家嚴密封鎖消息,中國研製氫彈沒有任何資料和模型可以參考或者借鑑。"賀賢土說他接手氫彈的第一項工作就是搞調研,希望從一些外文報紙和雜誌關於美、蘇、英氫彈的報道中找到一些具有啟發性的材料。為此他專門組織了幾個人成立了一個調研小組,他跑到外交部、北京圖書館,用小轎車把一些外文報刊拉回來,然後他們就關起門來進行查閱。

"但我們整整看了大半年的時間也沒有取得任何進展,報刊中根本就沒有找到多少有用的信息。研製氫彈只能完全依靠我們自己的力量進行鑽研和摸索了。"賀賢土說。

接下來,賀賢土開始從事氫彈爆炸的熱測試理論研究。當時,賀賢土還沒有結婚,往往為了一些計算,他常常要幹到深夜一點多才回到集體宿舍睡覺,有時他嫌吃飯浪費時間,就在早餐時多買幾個饅頭,餓了就啃幾口饅頭,喝上幾口開水。

正是在賀賢土等成千上萬科研人員日以繼夜的努力下,中國得以成為世界上第四個擁有氫彈的國家。

1977年,中國開始進行中子彈的研究。賀賢土受命擔任一個研究組的組長負責中子彈原理探索和理論設計研究。在經過艱苦的研究和探索之後,賀賢土提出了自己獨到的見解。1980年,他在自己的研究報告中闡明瞭中子彈作用的物理原理和主要結論。

在眾多科研人員的努力下,1984年12月,中國中子彈原理試驗成功,充分證明賀賢土等人提出的原理和設計的正確性。

"1999年,美國發布報告聲稱中國竊取了他們的中子彈技術,實際上我們依靠自己的力量在80年代早期就將中子彈搞出來了。只是我們以前一直沒有對外公佈而已。"賀賢土說。

也正是因為在核武器物理理論研究方面的突出成就,1995年,賀賢土當選為中國科學院院士。

為了表彰賀賢土在理論物理研究方面的突出貢獻,2018年9月25日,國際天文學聯合會小天體命名委員會發布《小行星通報》,將第079286號小行星正式命名為"賀賢土星"。

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▲賀賢土星運行軌道圖(圖片來自網絡)

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出品:科普中央廚房

監製:北京科技報 | 科學加客戶端

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