2017年8月5日,在付恩刚老师的带领下,物理学院技物系6名学生——马凯、林杰、刘清元、刘方舟、李思璇、陈伊荻一行在日本理化学研究所(RIKEN)圆满完成了为期两周的仁科学校(Nishina School)学术交流项目。
仁科学校依托于日本理化学研究所(RIKEN)的仁科中心(RIKEN Nishina Center,RNC)。RIKEN始建于1917年,本部位于东京西北部埼玉县一座宁静的小城和光市,是日本最重要的自然科学领域综合性研究所之一,其研究领域包括物理、化学、生物、工学、医学、材料和信息科学等,从基础研究到应用开发,范围十分广泛。在近百年的历史中不断创新发展,取得了卓著的科研成就,并涌现出以汤川秀树、朝永振一郎、野依良治等诺贝尔奖获得者为代表的一大批知名科研人员。
仁科中心(RIKEN Nishina Center,RNC)是RIKEN在和光市本部的下属研究机构之一,拥有世界一流的核物理科研仪器和环境。仁科学校是2008年由RNC和北大核物理基地首先合作创办的学术交流项目,以即将毕业的本科生为培养对象,激发他们对核物理科学的兴趣,并注重学生对基本知识的学习和实验技能的掌握。
此次仁科学校交流项目从7月24日起共历时两周。首日上午,在日方负责人Tohru教授的主持下,来自中国北京大学,中国香港大学以及美国菲利普斯·埃克塞特学院的师生参加了开营仪式。东道主的日方Hideto教授介绍了Nishina School和RIKEN的建立发展历程、工作内容、人员状况、科研设备及成果等。北京大学的付恩刚老师讲述了北大百年历史,并着重介绍了北大核物理以及相关方向的学科建设、课程设置、科研进展及历史成就。香港大学的师生们也对自己学校做了详细的介绍。
当天下午,Tohru教授介绍了日本理化学研究所放射性束流装置的基本概况以及RIKEN在放射性核束物理方面取得的重要成就。随后,在Tohru教授的带领下,学员们参观了位于地下的放射性束流装置(RIBF)。RIBF使用变频重离子直线加速器作为离子源,离子在经过包括世界上最大的超导环形加速器SRC在内的5个环形加速器加速后,经由超导直线同位素分离器,产生高能放射性离子束,是世界上规模最大、能量最高的环形离子加速器之一。
25日开始,同学们进入了紧张而充实的课程学习阶段。第一周的学习主要是理论课,内容涵盖了基础核物理与粒子物理、探测器原理、加速器原理、纳米结构材料的辐射效应、核天体物理、论文写作与演讲、辐射防护与安全教育等。全英文的授课、问答方式,不仅让同学们接触到了最前沿的核物理知识,还锻炼了同学们英文交流表达的能力。在讲座中包括了很多问答环节,学员可以随时提出问题,而老师耐心地进行回答。在互动中师生间增进了了解,学员也对基础知识和将要进行的实验内容有了进一步掌握。
第一周的理论课之间,研究所的老师还准备了示波器和NaI闪烁体探测器的教学实验,为我们之后顺利开展大实验的操作和数据处理打下了重要基础。教学过程中,来自三地的同学被分成若干小组,各小组先是通过阅读相关的书面材料对示波器的许多参数、射线与物质的作用等积累了一定了解,进而分组开展实验,在老师从旁辅导下,自己搭建测量设备,进行能量刻度,观察Co-60源的波形,记录相关数据,并就结果背后的物理图像进行了讨论。期间,来自研究所的各位辅导员十分热心并且耐心地解答着同学们的疑问,而分组的交流也让来自不同学校的同学之间熟悉起来。
Nishina School 第二周的主要工作是对12C(p,γ)13N 反应截面的测量。其物理背景是大质量恒星中CNO循环的一个核反应步骤。实验以质子束流的两种能量(1MeV, 2MeV)和in-beam / activation 两种途径总共分为四种方案。所有参与Nishina School 的同学分为四个小组,各小组采用其中一种方案进行实验。实验考虑的问题包括12C+p 和13N之间的能量差异以及质心系与实验室参考系之间的相互转换。实验需要对探测器进行能量刻度,需要确定的物理量包括计数率、立体角、束流强度等四个参量。最终,同学们都得到了较好的实验能谱,能谱呈现出明显的峰位结构。代入实验数据后对反应截面的计算也与精确结果较为符合。
最后一天,四个小组分别对自己负责的实验进行了总结报告,每个小组就本组实验内容进行展示,报告实验原理、实验过程和实验结果,并进行答辩。在各小组报告完成后,主办方代表为每位学员颁发了结业证书,并宣布此次仁科学校暑期交流项目圆满结束。
通过这次的交流,同学们都感到此行不虚,表示以后会把在日本学习到的知识和技能运用到科研工作中,创造出更好的成绩,并衷心祝愿核物理基地和RIKEN的交流合作进一步发展,产生出更多杰出的科研成果,也祝愿Nishina School越办越好!
同学们对此次仁科学校的评论:
马凯:Nishina School gave me a good opportunity to learn more about nuclear physics and it left me with a deep impression. I’d like to express my thanks to all the people who helped me.
林杰:I have gained a lot of expertise and familiarity with some methods of scientific research in Nishina School.
刘清元:I’m so glad that I can take part in Nishina School, and have an unforgettable experience there. The organizers had a thoughtful arrangement for us---diverse courses, a tour to the lab, and experiments, which help us get to know the whole part of the nuclear physics. Besides, accommodations made me feel like in a vacation. Above all, I make the acquaintance of so many nice teachers and excellent students. Wish to see all of you again!
刘方舟:Cooperation is the root of all team prosperity.
李思璇:The trip in Nishina school is really enjoyable,all the teachers we met impressed me deeply with their rich knowledge and great patience. Hope it can be better and better.
陈伊荻:This trip was both educational and enjoyable, the professors and mentors were really wise and responsible, and Tokyo is so beautiful:) Great thanks to all the people that helped us, I really learned a lot.