指导
2021年10月1日，杨振宁先生将庆祝他的100岁生日，学术界将推出一项活动或收藏，以庆祝杨振宁先生的百年诞辰。自8月以来，赛先生发表了一系列经典文章，回顾了杨振宁先生的重要贡献。从9月22日开始，我们与《知识分子》联合推出了"百岁奉化杨振宁"系列文章。朱邦芬、潘建伟、石一公、饶毅等科学家和杨振宁先生的学生应邀为杨先生百年诞辰送上祝福。
这一期推送了杨振宁先生学生魏杰的专文，回忆起他的老师从杨先生的经历，以及杨振宁在加速器物理研究领域的视野。
作者：|伟杰
杨振宁先生是物理硕士，也是我的老师。在这里，我想用我自己的经验来谈谈杨先生在加速器领域的远见卓识，以及他对年轻一代学生的启迪和帮助。
1984年9月，我离开清华大学工程物理系理论物理组，到杨先生就读的纽约州立大学石溪分校攻读物理学博士学位（图一），专注于凝聚态理论物理。杨先生曾任理论物理研究所所长，并任教于物理系。
图1：1986年纽约州立大学石溪分校物理与天文学系的年度照片。（纽约州立大学石溪分校物理与天文学系）
第一年，我选修了杨先生开始的量子力学PHY515课程。杨先生的量子力学教科书《量子力学》（Quantum Mechanics）由L.I. Shiff撰写，内容深入，深受研究生的欢迎。我第一次离开家庭作业时，给我留下了两个困难的问题。我咨询了高中一届张守轩，也第一次觉得做理论物理可能不是自己的强项。
一年后，我通过了物理学博士学位，在导师的指导下开始进行凝聚态理论物理研究。经过一年的辛苦工作，感到缓慢和困惑，他去了杨先生的办公室寻求建议。杨先生指出，高能理论物理需要实验验证，而实验验证所需的高能状态取决于粒子加速器。在现有的加速原理和技术手段下，超高能加速器的建造非常昂贵，因此高能物理的未来在于新的加速器物理理论和方法。
杨先生列举了他从理论物理学转向加速器物理学的成功例子，例如领导超超导对撞机（SSC）物理设计的赵忠，领导超导对撞机（SSC）物理设计的余丽华，以及石溪物理系研究生中的余丽华。
杨先生拨通了两次电话后，我决定改变研究方向，专注于加速器物理学。杨先生随后联系了加速器技术的先驱Earnest D. Courant先生，并建议我去距离石溪30公里的布鲁克海文国家实验室（BNL），杨先生成为我的博士导师。
当时，布鲁克海文国家实验室正在对相对论性重离子对撞机（RHIC）加速器项目进行预研究。1989年底，我在Stony Brook完成了我的论文答辩（图2），主题是RHIC的研究项目，过渡过渡时非绝热状态的纵向动力学（临界能量交叉的非绝缘纵向动力学）。辩方会议结束后，杨先生很高兴，谦虚地说："我学到了一些东西。
图2：1989年卫杰博士论文答辩会议后辩护委员会成员的照片。从左至右：李世安、柯尔兹、杨春（委员会主席）、库兰特、魏旭东
回顾在石溪的五年，杨先生引导我学习和欣赏如何实现自己的价值，做我最擅长的事情，并在加速器领域发展。杨先生既是一位受人尊敬的物理学大师，也是许多前辈的导师和朋友，他在石溪的许多同学都从杨先生的教学中受益（图3）。每次他向丈夫寻求建议时，他都会认真倾听，提出总是尖锐的问题，并且总是给出独特的见解，使人们思想开放。
当然，杨先生超然的智慧和敏捷的思维让我很难回头看。杨先生做了"对称"讲座，至今同学们还是津津乐道。每年春节前后，石溪中国学生学者联谊会都会庆祝，杨先生应邀前来。杨先生在石溪数学楼六楼顶层的办公室经常浮现在我的脑海中，我的教诲使我终生受益。
图3：1997年，第二届全球华人物理天文学会（OCPA）会议在台北圆山饭店举行。会议期间，杨先生邀请了几位曾带领他进入加速器场的石溪校友在凯悦酒店共进晚餐：赵农（左四）、李世元（左）、余丽华（左六）、魏杰（左三）等。
自1986年进入加速器领域以来，我有机会参与了加速器领域多个尖端大型项目的前期研究、设计和施工。在攻读博士学位期间，我在加速器领域练习了传统主题临界能量交叉，发现rhIC是世界上第一个由需要穿越临界能量的超导磁体组成的同步加速器环，因为超导磁场需要缓慢提高场强，纵向非线性效应会导致严重的光束能量分散和临界能量附近的损失。在发现与此相关的重大工程缺陷后，提出并采用了通过降低RF电压减少光束流和通过降低RF电压来增加临界能量跳跃等改进措施。我成功获得了博士学位，并为该项目的建设做出了贡献。
毕业十年后，我继续在RHIC工程中从事加速器物理研究，工程物理设计和构造（图四）。当时，使用随机冷却机制解决光束内散射引起的光束损耗和色散的拟议解决方案在大约二十年后在RHIC设备上成功实施。
图4：在布鲁克海文国家实验室建造的相对论性重离子对撞机（RHIC）加速器项目的鸟瞰图。（布鲁克海文国家实验室）
从那时起，我一直负责布鲁克海文国家实验室大型强子对撞机（欧洲核子研究组织，CERN的美国部分）的加速器物理学，并提出了碰撞区域磁场误差的光束流动力的原理和具体方案。
从1999年到2005年，我参加了橡树岭国家实验室（ORNL）的分裂中子源项目（SNS），最初负责工程加速器物理，物理设计和预研究，后来全面负责SNS存储环和传输系统的设计和建造。直到项目成功完成。
在这段时间里，杨先生是推荐人之一，我成为布鲁克海文国家实验室的终身研究员，并于2003年成为美国物理学会的会员。
图5：橡树岭国家实验室分体中子源项目（散裂中子源，SNS）设计概念的概念图。该项目由美国能源部下属的六个国家实验室共同建造。（橡树岭国家实验室）
在过去的七十年中，高能物理加速器是基于1952年的E.D.设计的。加速器强聚焦原理由库兰特和其他前辈发现。随着加速粒子能量的增加，高能物理加速器的建设往往周期长，施工队伍庞大，建设成本高。
对更先进的加速原理的研究为时已晚，尚未成熟到足以应用于特定项目。出于这些原因，杨先生多年来一直更致力于支持中低能耗和应用加速器的发展，包括在能源、生物学、材料和医疗等领域为光源、中子源、离子治疗等服务的加速器项目。
2005年至2009年，在香港方润华先生的直接支持、鼓励和协助下，我来到中国科学院高能物理研究所，参与中国散裂中子源（图六）的设计和前期研究，并担任中国裂隙中子源项目（芯片）项目的筹备工作经理。
该项目基于强大的电流加速器，由中国科学院高能物理研究所负责，于2018年全面完成，现已达到设计目标并已投入运营，成为中国第一个服务于许多尖端研究领域的脉冲分体式中子源。
图6：中国散裂中子源，CSNS，2007年东莞场地建设的概念设计图。（中国科学院高能物理研究所）
2009年，在杨先生的支持下，我应唐传祥院长、谷秉林校长的邀请来到清华大学，在清华大学工程物理系任教，构建基于质子束的紧凑型脉冲强子源（CPHS）（图七）。该项目推广的技术不仅适用于中低能质子加速和中子散射和成像平台，还适用于质子应用平台、离子治疗、核物理研究和应用平台以及加速器驱动的亚临界器件（图八）。
哈东加速器项目补充了清华大学基于电子加速器和光源与辐照技术的传统技术，形成了适合大学发展的加速器研发平台。当时，关一玲、龙振强等老师加入清华，组建了质子加速器和中子技术团队。在居住在清华的杨先生的热情鼓励下，顾秉林校长的全力支持，以及唐传祥、陈怀毅等部门的领导在全方位合作下，项目设计和前期研发非常迅速，并在清华主校区迅速开工。
2010年我离开清华后，王学武先生接手了项目开发工作，很快加速器项目建成投产。近年来，清华质子加速器团队承担了基于质子同步加速器的空间辐照模拟设施的设计和建造，并已成功调试和运行。
图7：2010年在清华大学主校区设计的紧凑型脉冲强子源（CPHS）概念图。（清华大学）
图8：基于2010年清华大学紧凑型脉冲约翰逊源技术发展的加速器发展方向，包括中子应用平台（中子散射、中子成像、硼中子医学等）、质子应用平台（强子辐照、成像等）、江森医疗、核物理研究与应用平台（同位素采集、稀有同位素研究）和加速器驱动的亚临界应用（核变量废料） 处理，硝基核反应能）。
2010年，应密歇根州立大学的邀请，我在该大学工作，是稀有同位素束设施（FRIB）加速器的项目负责人，负责加速器的设计，预研究，建造，调试和操作（图9）。
该加速器项目是美国能源部和密歇根州立大学的合作项目，总投资约10亿美元，于2010年启动，2012年通过项目基准，2014年开始建设，进展顺利，施工将于2022年完成并投入运营。
全球最大的重离子直线加速器，采用2K液氦超导射频腔加速、液态金属膜电子剥离和旋转靶站及旋转废站和旋转废波束站技术，将以最先进的指标服务于核物理的研究与应用。
图9：在密歇根州立大学主校区建造的稀有同位素束设施（稀有同位素束设施，FRIB）的工程图。（密歇根州立大学）
自1986年杨先生被引入加速器领域以来，已经过去了35年。就我个人而言，加速器行业的回报是如此独特，以至于物理想法可以通过执行工程项目而变为现实。在整个施工过程中，体验物理，技术，团队合作和友谊建设的无尽收获。能够体验从概念到实体的整个过程，我感到荣幸和高兴。
我很幸运，当我的职业生涯在混乱中开始时，我得到了杨先生的及时建议，找到了我擅长和热爱的职业（图X）。衷心感谢杨先生30多年的教学、指导和支持，衷心祝愿杨先生孩子的心永远，他永远是新人，健康长寿！
图10：2017年，魏杰先生在香港沙田与杨先生会面。