指導
2021年10月1日，楊振甯先生将慶祝他的100歲生日，學術界将推出一項活動或收藏，以慶祝楊振甯先生的百年誕辰。自8月以來，賽先生發表了一系列經典文章，回顧了楊振甯先生的重要貢獻。從9月22日開始，我們與《知識分子》聯合推出了"百歲奉化楊振甯"系列文章。朱邦芬、潘建偉、石一公、饒毅等科學家和楊振甯先生的學生應邀為楊先生百年誕辰送上祝福。
這一期推送了楊振甯先生學生魏傑的專文，回憶起他的老師從楊先生的經曆，以及楊振甯在加速器實體研究領域的視野。
作者：|偉傑
楊振甯先生是實體碩士，也是我的老師。在這裡，我想用我自己的經驗來談談楊先生在加速器領域的遠見卓識，以及他對年輕一代學生的啟迪和幫助。
1984年9月，我離開清華大學工程實體系理論實體組，到楊先生就讀的紐約州立大學石溪分校攻讀實體學博士學位（圖一），專注于凝聚态理論實體。楊先生曾任理論實體研究所所長，并任教于實體系。
圖1：1986年紐約州立大學石溪分校實體與天文學系的年度照片。（紐約州立大學石溪分校實體與天文學系）
第一年，我選修了楊先生開始的量子力學PHY515課程。楊先生的量子力學教科書《量子力學》（Quantum Mechanics）由L.I. Shiff撰寫，内容深入，深受研究所學生的歡迎。我第一次離開家庭作業時，給我留下了兩個困難的問題。我咨詢了高中一屆張守軒，也第一次覺得做理論實體可能不是自己的強項。
一年後，我通過了實體學博士學位，在導師的指導下開始進行凝聚态理論實體研究。經過一年的辛苦工作，感到緩慢和困惑，他去了楊先生的辦公室尋求建議。楊先生指出，高能理論實體需要實驗驗證，而實驗驗證所需的高能狀态取決于粒子加速器。在現有的加速原理和技術手段下，超高能加速器的建造非常昂貴，是以高能實體的未來在于新的加速器實體理論和方法。
楊先生列舉了他從理論實體學轉向加速器實體學的成功例子，例如上司超超導對撞機（SSC）實體設計的趙忠，上司超導對撞機（SSC）實體設計的餘麗華，以及石溪實體系研究所學生中的餘麗華。
楊先生撥通了兩次電話後，我決定改變研究方向，專注于加速器實體學。楊先生随後聯系了加速器技術的先驅Earnest D. Courant先生，并建議我去距離石溪30公裡的布魯克海文國家實驗室（BNL），楊先生成為我的博士導師。
當時，布魯克海文國家實驗室正在對相對論性重離子對撞機（RHIC）加速器項目進行預研究。1989年底，我在Stony Brook完成了我的論文答辯（圖2），主題是RHIC的研究項目，過渡過渡時非絕熱狀态的縱向動力學（臨界能量交叉的非絕緣縱向動力學）。辯方會議結束後，楊先生很高興，謙虛地說："我學到了一些東西。
圖2：1989年衛傑博士論文答辯會議後辯護委員會成員的照片。從左至右：李世安、柯爾茲、楊春（委員會主席）、庫蘭特、魏旭東
回顧在石溪的五年，楊先生引導我學習和欣賞如何實作自己的價值，做我最擅長的事情，并在加速器領域發展。楊先生既是一位受人尊敬的實體學大師，也是許多前輩的導師和朋友，他在石溪的許多同學都從楊先生的教學中受益（圖3）。每次他向丈夫尋求建議時，他都會認真傾聽，提出總是尖銳的問題，并且總是給出獨特的見解，使人們思想開放。
當然，楊先生超然的智慧和靈活的思維讓我很難回頭看。楊先生做了"對稱"講座，至今同學們還是津津樂道。每年春節前後，石溪中國學生學者聯誼會都會慶祝，楊先生應邀前來。楊先生在石溪數學樓六樓頂層的辦公室經常浮現在我的腦海中，我的教誨使我終生受益。
圖3：1997年，第二屆全球華人實體天文學會（OCPA）會議在台北圓山飯店舉行。會議期間，楊先生邀請了幾位曾帶領他進入加速器場的石溪校友在凱悅酒店共進晚餐：趙農（左四）、李世元（左）、餘麗華（左六）、魏傑（左三）等。
自1986年進入加速器領域以來，我有機會參與了加速器領域多個尖端大型項目的前期研究、設計和施工。在攻讀博士學位期間，我在加速器領域練習了傳統主題臨界能量交叉，發現rhIC是世界上第一個由需要穿越臨界能量的超導磁體組成的同步加速器環，因為超導磁場需要緩慢提高場強，縱向非線性效應會導緻嚴重的光束能量分散和臨界能量附近的損失。在發現與此相關的重大工程缺陷後，提出并采用了通過降低RF電壓減少光束流和通過降低RF電壓來增加臨界能量跳躍等改進措施。我成功獲得了博士學位，并為該項目的建設做出了貢獻。
畢業十年後，我繼續在RHIC工程中從事加速器實體研究，工程實體設計和構造（圖四）。當時，使用随機冷卻機制解決光束内散射引起的光束損耗和色散的拟議解決方案在大約二十年後在RHIC裝置上成功實施。
圖4：在布魯克海文國家實驗室建造的相對論性重離子對撞機（RHIC）加速器項目的鳥瞰圖。（布魯克海文國家實驗室）
從那時起，我一直負責布魯克海文國家實驗室大型強子對撞機（歐洲核子研究組織，CERN的美國部分）的加速器實體學，并提出了碰撞區域磁場誤差的光束流動力的原理和具體方案。
從1999年到2005年，我參加了橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的分裂中子源項目（SNS），最初負責工程加速器實體，實體設計和預研究，後來全面負責SNS存儲環和傳輸系統的設計和建造。直到項目成功完成。
在這段時間裡，楊先生是推薦人之一，我成為布魯克海文國家實驗室的終身研究員，并于2003年成為美國實體學會的會員。
圖5：橡樹嶺國家實驗室分體中子源項目（散裂中子源，SNS）設計概念的概念圖。該項目由美國能源部下屬的六個國家實驗室共同建造。（橡樹嶺國家實驗室）
在過去的七十年中，高能實體加速器是基于1952年的E.D.設計的。加速器強聚焦原理由庫蘭特和其他前輩發現。随着加速粒子能量的增加，高能實體加速器的建設往往周期長，施工隊伍龐大，建設成本高。
對更先進的加速原理的研究為時已晚，尚未成熟到足以應用于特定項目。出于這些原因，楊先生多年來一直更緻力于支援中低能耗和應用加速器的發展，包括在能源、生物學、材料和醫療等領域為光源、中子源、離子治療等服務的加速器項目。
2005年至2009年，在香港方潤華先生的直接支援、鼓勵和協助下，我來到中國科學院高能實體研究所，參與中國散裂中子源（圖六）的設計和前期研究，并擔任中國裂隙中子源項目（晶片）項目的籌備工作經理。
該項目基于強大的電流加速器，由中國科學院高能實體研究所負責，于2018年全面完成，現已達到設計目标并已投入營運，成為中國第一個服務于許多尖端研究領域的脈沖分體式中子源。
圖6：中國散裂中子源，CSNS，2007年東莞場地建設的概念設計圖。（中國科學院高能實體研究所）
2009年，在楊先生的支援下，我應唐傳祥院長、谷秉林校長的邀請來到清華大學，在清華大學工程實體系任教，建構基于質子束的緊湊型脈沖強子源（CPHS）（圖七）。該項目推廣的技術不僅适用于中低能質子加速和中子散射和成像平台，還适用于質子應用平台、離子治療、核實體研究和應用平台以及加速器驅動的亞臨界器件（圖八）。
哈東加速器項目補充了清華大學基于電子加速器和光源與輻照技術的傳統技術，形成了适合大學發展的加速器研發平台。當時，關一玲、龍振強等老師加入清華，組建了質子加速器和中子技術團隊。在居住在清華的楊先生的熱情鼓勵下，顧秉林校長的全力支援，以及唐傳祥、陳懷毅等部門的上司在全方位合作下，項目設計和前期研發非常迅速，并在清華主校區迅速開工。
2010年我離開清華後，王學武先生接手了項目開發工作，很快加速器項目建成投産。近年來，清華質子加速器團隊承擔了基于質子同步加速器的空間輻照模拟設施的設計和建造，并已成功調試和運作。
圖7：2010年在清華大學主校區設計的緊湊型脈沖強子源（CPHS）概念圖。（清華大學）
圖8：基于2010年清華大學緊湊型脈沖約翰遜源技術發展的加速器發展方向，包括中子應用平台（中子散射、中子成像、硼中子醫學等）、質子應用平台（強子輻照、成像等）、江森醫療、核實體研究與應用平台（同位素采集、稀有同位素研究）和加速器驅動的亞臨界應用（核變量廢料） 處理，硝基核反應能）。
2010年，應密歇根州立大學的邀請，我在該大學工作，是稀有同位素束設施（FRIB）加速器的項目負責人，負責加速器的設計，預研究，建造，調試和操作（圖9）。
該加速器項目是美國能源部和密歇根州立大學的合作項目，總投資約10億美元，于2010年啟動，2012年通過項目基準，2014年開始建設，進展順利，施工将于2022年完成并投入營運。
全球最大的重離子直線加速器，采用2K液氦超導射頻腔加速、液态金屬膜電子剝離和旋轉靶站及旋轉廢站和旋轉廢波束站技術，将以最先進的名額服務于核實體的研究與應用。
圖9：在密歇根州立大學主校區建造的稀有同位素束設施（稀有同位素束設施，FRIB）的工程圖。（密歇根州立大學）
自1986年楊先生被引入加速器領域以來，已經過去了35年。就我個人而言，加速器行業的回報是如此獨特，以至于實體想法可以通過執行工程項目而變為現實。在整個施工過程中，體驗實體，技術，團隊合作和友誼建設的無盡收獲。能夠體驗從概念到實體的整個過程，我感到榮幸和高興。
我很幸運，當我的職業生涯在混亂中開始時，我得到了楊先生的及時建議，找到了我擅長和熱愛的職業（圖X）。衷心感謝楊先生30多年的教學、指導和支援，衷心祝願楊先生孩子的心永遠，他永遠是新人，健康長壽！
圖10：2017年，魏傑先生在香港沙田與楊先生會面。