谢家麟

        谢家麟,高能物理学家,1920年8月生于哈尔滨,1943年毕业于燕京大学物理系,1951年获美国斯坦福大学博士学位,1955年回国后在中国科学院高能物理研究所工作至今。
        1951年谢家麟在美国获得博士学位,回国中途被阻又重返美国,后在芝加哥领导建成世界能量最高的医用电子直线加速器,挽救了许多深度肿瘤患者的生命。他1955年回到国内,带领了一批大学毕业生,从事可向高能发展的直线加速器及大功率速调管等的研制,经过8年极其艰苦的努力,终于建成投入使用,为中国加速器事业奠定了人才和技术的基础。此成果获得1978年科学大会奖数项,并在1980年被选为中国科学院学部委员(院士)。1981—1986年,他负责北京正负电子对撞机的设计与建造,后任工程经理。此正负电子对撞机建成之后,性能良好,高密度为美国同类机器的4倍,为中国高能物理实验研究创造了条件。为此,1990年获得国家科技进步奖特等奖及侨界十佳奖。1986年他开展了科技领域一个高度学科综合、技术要求严峻的尖端课题——自由电子激光的研制。经过8年奋斗终于建成亚洲第一台红外自由电子激光装置,在国际上引起重视,在国内被评为1994年十大科技新闻之一,并获中国科学院科技进步奖特等奖。
        谢家麟在学术上,曾发表科研论文数十篇,并有与人合作的专著出版。1995年曾获第四届胡刚复物理奖,表彰他在实验物理方面的贡献。
        谢家麟,高能物理学家,1920年8月生于黑龙江省哈尔滨市,1943年毕业于燕京大学物理系,1951年在美国获斯坦福大学博士学位,1955年回国,在中国科学院高能物理研究所工作至今。
        谢家麟出身在一个知识分子家庭。日本侵占东北之后,被迫移家入关,定居北京。他迫切希望自己能对抗击侵略、振兴祖国有所贡献。在思想上由“爱国主义”发展到“科学救国”。
        在燕京大学读书将近三年半时,爆发了日美太平洋战争,日本入驻并关闭了北京的燕京大学。谢家麟辗转进入内地。当时凡从敌占区来的学生,都可选择任一大学借读。他虽然在物理系即将毕业,但却选择了武汉大学航空系,打算从头读起,这当然是受了“航空救国”的影响。半年之后,觉得该校当时缺少实验条件,学习偏于空洞,就又回到在成都复校的燕京大学。1943年毕业后,到中央无线电器材厂桂林总厂的研究室工作。任务之一就是把他在成都毕业论文中研究的TRANSITRON负阻振荡器用于地雷探测器上。这与当时美军使用的地雷探测器原理不同,其灵敏度很高。谢家麟那时颇以能对抗日有点具体贡献而感到欣慰。但还未及推广,日军就从湖南向广西进犯,全厂撤退,事情也就耽搁下来。撤离桂林后,谢家麟辗转到了昆明分厂参加工作。在这里他做了一台为试验发射机电容器绝缘材料用的高频高压产生器,这可以说是谢家麟第一次接触到的与加速器有关的工作。
        1947年谢家麟考取赴美的自费留学,1951年在斯坦福大学获得博士学位后,当即乘船回国。船到檀香山,开船之前,谢家麟与另外几位留学生却以“所学专业与军事有关”为由,被美禁止离境,只好又回到美国去了。过了一阵焦急不安的日子以后,他在俄勒冈大学找到一个临时教书的位置。一年后又回到斯坦福大学微波与高能物理实验室进行工作。此时芝加哥MICHAEL REESE医学中心要求斯坦福大学协助研制一台高能量(45Mev)医用电子直线加速器,认为将高能电子直接射入人体内部治疗深度肿瘤更为有效。实验室领导人推荐谢家麟前往主持此事。当时芝加哥大学医学院由西北大学医学系几位教授领导设计,由高压工程公司承制也在进行相似的工作。两家很自然形成竞争的局面,都希望成为世界第一,但两者的实力和条件是十分悬殊的。谢家麟学的微波电子学,对多学科综合的加速器只有初步的接触,斯坦福大学仅答应提供一根加速管和大功率速调管的部件,而一切机械加工则是由一个化妆品公司(HELENE CURTIS)的一个机修车间担任。谢家麟就在这样困难的局面下,毅然边学边干地展开了工作,在建造过程中解决了许多特殊的无例可寻的设计和调试问题:如加速器尾端不用吸收负载的可能性,将尺寸为毫米级的电子束均匀地扩展为几十厘米的方法;设计可旋转的散焦的磁铁输运系统;解决在复合辐照场下不同能量的中子、γ和电子的测量和控制;高能电子50%致命剂量的测定等等。为了解决这些问题,他一方面领导手下唯一的助手工作,一方面利用所有空余和休息时间,学习了加速器理论和自己原来并不熟悉的磁铁设计、自动控制、核物理实验、生物实验等等。在芝加哥的两年是谢家麟在加速器领域成长最快、收获最多的两年,也是对自己树立了信心的两年。经过两年的奋斗,这台加速器终于比芝加哥大学的提前建成投入使用。这在当时芝加哥报纸上曾有大篇幅的报道。1976年曾任美国总统顾问的斯坦福直线加速器中心主任,W. K. H. Panofsky来华访问,中国科学院高能物理研究所组织部分人员在北京饭店和他举行座谈会。他见到谢家麟的第一句话就是:“我很高兴地告诉你,你在芝加哥建造的加速器,至今仍在工作”。谢家麟为它能运行30年的时间,挽救了大量的得了深度肿瘤患者的生命而高兴。1955年回国后,除了特殊任务外,谢家麟前后承担了三个规模较大的科研工程:第一个是研制一台可向高能发展的直线加速器。考虑到这个工作包括多种复杂的尖端技术,而当时国内的情况是在旧中国极端落后的基础上现代工业刚刚起步,西方对我国禁运,苏联对我国保密,需要用的许许多多的器材无法获得,任务的艰巨可以想象。结果是“吃馒头先种麦子”,要做加速器,先要做世界上脉冲功率最高的速调管来产生微波;要做性能指标超过当时工业部门产品几十部的调制器,来做速调管的电源;要做调制器的关键部件、脉冲变压器、脉冲变压器铁芯的绕制镀膜机,如此等等,不但工作量巨大,更重要的是它们有许多我们还未掌握的技术关键。大功率速调管在几十万伏高压下工作,最初是要过高压击穿关。解决之后,产生了微波,又出现了微波输出窗击穿的问题。每次击穿,管子都会暴露大气,在分析原因、改进设计之后,要经过几个月的辛勤劳动,才能恢复试验。由于谢家麟和他的同事们的无私奉献及百折不挠的精神,终于使这台加速器在1964年建成出束,投入使用。这台加速器建成的意义是重大的,它体现了自力更生、科学促进工业的思想。事实上,它也是我国高能加速器的预制研究,为后来的北京正负电子对撞机的顺利建成,奠定了人才和技术的基础。
        在这个时期,谢家麟还在清华大学任兼职教授,讲加速器课程;并在电子所讲速调管课,后来讲稿由赵永翔先生协助整理补充,两人合作出版了《速调管群聚理论》一书。
        谢家麟参与的第二个大型科研工程是高能加速器的建造。在文革末期,我国开始了一个以建造50GeV质子同步加速器为中心任务的八七工程。他被任命为加速器总设计师,领导设计工作。后因多种原因改建“北京正负电子对撞机”。1981—1986年,谢家麟担任对撞机技术领导(后任工程经理),带领大家进行设计和研制工作,这是中美科技合作协定中的第一个重大项目。他在这个岗位上完成的主要任务是:在设计工作中对决定对撞机性能的一些物理参数作出决策,如储存环磁铁的孔径、调频加速系统的频率、电子注入能量、正电子的产生能量等等。再就是要在几个大系统中,确定少数必须进行预先研究的项目和它们彼此之间的“接口”。另外就是调整各个系统在总经费预算中的合理份额和提出保证工作进度的技术措施(如使用CPM方法、有利占用原则等)。这些决策既要依据理论计算和技术条件,又要考虑我国有关工业的水平和投资、进度的制约。
        在领导的大力支持和工作人员的奋力拼搏下,对撞机终于在1988年顺利建成。它的亮度是美国同类机器的4倍,证明了设计决策的正确性。现已用它完成了几个重要的高能物理研究课题,其中τ质量测定是1993年世界上最重要的高能物理成果之一。从此,我国在国际高能物理界占据了一席之地,享有平等的伙伴关系了。另外,在建器之初,设计中就强调了“一机两用”的考虑,结果它产生的同步辐射,为多种科学技术所使用,促进了我国科学技术的发展。
        谢家麟领导的第三项科研工程是“北京红外自由电子激光装置”。自由电子激光出现于70年代末期,与常规激光完全不同,这是利用加速器产生电子的康普顿散射的原理工作,具有波长连续可调、短脉冲、高功率等特点,有十分重要的科研和生产应用的潜力,被称为第四代辐射源。因此,世界上科技先进国家纷纷开始研制,但它对电子束品质的要求,远远超过一般加速器所能达到的水平,国际上建成的装置中只有大致半数可以工作,而波长愈短难度也就愈大。北京自由电子激光装置经过8年的研制,克服了一系列的技术难关,终于在1993年建成出光达到饱和,成为继美欧之后亚洲的第一台红外自由电子激光装置,说明我国在这个领域已经进入国际先进行列。
        谢家麟以其杰出的科技成就和贡献得到不少的荣誉与鼓励。1978年,因加速器有关工作,获得数项科学大会奖。1990年,因北京自由电子激光工作,获得中国科学院科技进步特等奖,该工作并被列为当年中国科技成就十大新闻之一。1995年谢家麟又因对实验物理的贡献获得中国物理学会第四届胡刚复物理奖。

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