【第141期】超導「大玩家」趙忠賢

超導「大玩家」趙忠賢院士(右三)和學生、同事在實驗室裡。(新華社 金立旺 攝)

超導「大玩家」趙忠賢院士(右三)和學生、同事在實驗室裡。(新華社 金立旺 攝)

文編/吳松山

趙忠賢是大陸當之無愧的超導「大玩家」。40多年裡,他的團隊用自製的爐子或買來的二手「土炮」,在「不及今天百分之一」的硬體條件下,「玩」出舉世矚目的重大突破,「玩」出臨界溫度的世界紀錄,「玩」出中國大陸高溫超導躋身國際前列的科研地位。

超導國際競賽

高手出招,看似行雲流水,但一招一式,都有不為人知的動魄與艱辛。

超導體是當溫度降低到一定數值時,其電阻突然消失的材料,它在資訊通訊、生物醫學、航空航太等領域有巨大應用潛力。超導體要實現超導態,必須要有極低溫的環境。為此,科學家一直夢想尋找到較高臨界溫度的超導體。

1986年,45歲的趙忠賢偶然讀到一篇歐洲科學家柏德諾茲和繆勒發表的論文,講的是「銅氧化合物可能存在35K超導性」。當時很多人不相信,但趙忠賢是少數「醒得早」的人。

那時科研條件異常艱苦,好多設備是趙忠賢團隊自己現造的,燒樣品的爐子是自己動手繞的,買設備都買二手的。

有了自製爐子,趙忠賢和同事們沒黑沒白得幹,夜裡不睡覺,困了就在椅子旁桌子上靠靠,有事叫起來繼續。

好在研究不需要特別精密的儀器,很快,趙忠賢團隊在鑭-鋇-銅-氧體系中獲得了40K以上的高溫超導體,一舉顛覆了認為「超導臨界溫度最高不大可能超過40K」的麥克米蘭極限!

一時間,世界物理學界為之震動,「北京的趙」一「戰」成名。

趙忠賢團隊的研究使得超導電性低溫環境的創造由原本昂貴的液氦替代為便宜而好用的液氮,並因此獲得1989年大陸的國家自然科學獎一等獎。

研究超導帶給科學家的並不總是期望,也有迷茫。

科研進入低谷時,一些研究者紛紛「轉向」,有些研究團隊甚至解散了。但趙忠賢認定,高溫超導研究有潛力,未來必將有重大突破……

沒有久坐「冷板凳」的深厚積累,就不會有成果的爆發,鐵基超導體的研究中,趙忠賢團隊只用2個多月就創造了臨界溫度55K的紀錄,他們熬了3個通宵,撰寫出初期最關鍵的三篇論文。

五十年磨一劍

從最早接觸低溫物理算起,趙忠賢與超導結緣已有50年,他是首位「40後」的最高科學技術獎獲得者,也是大陸自主培養的科學家。

1941年1月,趙忠賢出生在遼寧省新民縣。1959年,趙忠賢以優異的成績進入中國科學技術大學。趙忠賢學的是低溫物理,由著名物理學家張宗燧給他上課。來做報告的,有陳毅這樣的領導,也有錢三強這樣的科學家。

1964年,趙忠賢被分配到中國科學院物理研究所,他曾被派往英國劍橋大學進修,接觸了世界超導的尖端研究。回大陸後,他提出要「探索高臨界溫度超導體」。

隨後幾年,趙忠賢的研究幾度受阻,專案批不下來,甚至連隊伍都被解散了。

1977年,趙忠賢在《物理》雜誌上撰文闡述自己的觀點,支持某些理論家對國際廣泛認同的麥克米蘭極限提出挑戰。當時很多人看來,這觀點太大膽了。但此後40年的追夢之旅一再證明,他是對的。

2014年初,趙忠賢等憑藉鐵基高溫超導研究再次問鼎大陸自然科學獎一等獎。2017年1月9日,75歲的趙忠賢走上了大陸最高科學技術獎的領獎台……

不把拿獎當科研目的

「我做科研從來沒想過要拿獎,能拿獎很好,但不要當科研目標,科研是要為人類文明長河做貢獻。」

這樣的話,趙忠賢的團隊成員太熟悉了。他們眼中,趙老師直爽、開朗、樂觀、大度。他總為年輕人營造不拘束的環境,他對超導史如數家珍,也愛「八卦」超導科學家的奇聞異事,讓大家歡笑間掌握知識。

通宵工作時,他拿錢讓大家買吃的。有學生研究志向偏離了超導「主業」,他也支持學生按興趣大膽研究。

如今,趙忠賢仍保持著旺盛的工作熱情,也時常去實驗室,但「原則上只出出主意」,期望幫助年輕人找到研究超導機理問題的切入點。

當電視媒體記者問趙忠賢成功的秘密是什麼時?他爽朗地說:熱愛它,熱愛它,熱愛它!