牌钨酸铅(搅动“晶体风云”，拿下欧洲对撞机订单，他是名副其实的“科学外交家”)

Posted 2023-06-02

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牌钨酸铅(搅动“晶体风云”，拿下欧洲对撞机订单，他是名副其实的“科学外交家”)

严东生，著名材料科学家，中国科学院院士、中国工程院院士，中国无机材料科学技术奠基人和开拓者之一。

他不仅是一位伟大的科学家，也是一位出色的“科学外交家”。他重视对年轻学生的培养，经常鼓励并推荐青年人才走出国门；他积极推动中科院与美国国家科学院、美国国家科学基金会、德国马普学会、日本学术振兴会、法国科研中心等国外主要科学机构交流合作，为我国科研工作者接触国际前沿知识提供了渠道。让中国晶体领域研究成果在欧洲核子研究中心闪烁，是他“科学外交生涯”中最浓墨重彩的一笔。

20世纪80年代初，欧洲核子研究中心计划建造世界上能量最大的正负电子对撞机（LEP），来自十多个国家的五百多位不同领域的科学家参与其中。以诺贝尔物理学奖获得者丁肇中为首的合作组负责建造LEP中的一个探测器L3，L3核心部分是电磁量能器，他们计划釆用新型锗酸铋(BGO)闪烁晶体建造。

当时，制备普通的BGO晶体并不困难，但丁肇中所需要的BGO晶体不仅尺寸大（30mm×30mm×250mm），而且数量多（12000根，重约10吨），同时还要具有高能量分辨率和高探测效率，当时，还没有国家大批量生产出这种要求的BGO晶体。

经过多方打探，丁肇中得知上海硅酸盐研究所在BGO晶体的研究上具备相当基础与技术优势，于是他找到时任所长严东生。

“这是一个新的问题、新的挑战，但我愿意试一试。”严东生知道，参与其中对于提高我国在国际科技界的影响力和地位具有重要的意义，于是当即应允。这一任务也被列入国家和中科院“六五”科技攻关项目。

严东生（左一）和丁肇中（中间）等在欧洲核子研究中心会谈

彼时年逾花甲的严东生带领团队全力以赴，攻克了晶体生长工艺参数优化、原料纯度控制和铂物理方法纯化，以及多种形态铂坩埚制作等关键技术，终于在一年后如期递交了样品。

当时，美国、日本和法国有关公司也同时参与这个项目的竞争。1983年3月和9月，欧洲核子研究中心进行国际评比。结果显示，无论从质量、尺寸，还是荧光效率、能量分辨率和光衰减上，严东生团队的样品都领先于其他国家。于是，他们顺利拿到了这一国际项目的“任务书”。

1984年10月，欧洲核子研究中心与上海硅酸盐所正式签订合同，要求在1991年前完成所需BGO晶体研制。

严东生在研究晶体结构（1985年）

晶体生长的环境要求极为苛刻，大批量生产数吨大尺寸、高质量的闪烁晶体，更是一项史无前例的任务。

严东生（中）向丁肇中（左）介绍上海硅酸盐所BGO晶体的研制情况

这项时间紧、任务重的艰巨挑战激起了严东生的研发热情，他带领团队克服了技术人员青黄不接、扩大试验后工艺技术不稳定、合成原料均匀性差等难题，终于在1989年，提前完成了全部晶体的研制任务。

1988年，丁肇中在日内瓦召开了一次有几百个科学家参加的L3组全体会议，会上，严东生作了将近一个小时的报告，全面介绍了硅酸盐所在BGO晶体研制方面取得的成就及其对L3工程所作的贡献。这项成就得到了全场来自世界各地科学家的认可与赞许。丁肇中更是逢人就说：“谁要BGO晶体，就到中国科学院上海硅酸盐研究所去！”

通过这次合作，上海硅酸盐所开发出了一套新的生长工艺，建立了包括铂坩埚熔炼加工、晶体生长、晶体加工和晶体性能测试在内的生产流水线，同时还锻炼出一支能打硬仗的科技队伍。

2003年，欧洲核子研究中心再次找到严东生。计划打造用来探寻“上帝粒子”的大型强子对撞机核心部件电磁量能器，需要大量新型钨酸铅（PWO）闪烁晶体。

这次的任务更加艰巨：PWO的晶体结构更复杂，生长也特别困难。

面对挑战，85岁的严东生亲力亲为，不仅挂帅领导PWO晶体课题组进行攻关，还亲自到原料工厂中指导生产，查看测试数据和晶体质量。凭借超乎常人的毅力和胆识，五年后，已经90岁高龄的严东生带领团队成功交付了约5000根高质量的大尺寸PWO闪烁晶体。这一成果再次受到全世界的瞩目，上海硅酸盐所也因此荣获欧洲核子研究中心颁发的CMS晶体奖。

2012年7月4日，欧洲核子研究中心宣布，科研人员通过分析大型强子对撞机取得的数据，发现了一种新粒子，其特性与被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子一致。消息传来，严东生十分欣喜，因为正是他带领团队研制的PWO闪烁晶体，使探测器捕捉到了“上帝粒子”的踪迹。

如今，我国的无机闪烁晶体已经处于国际领先地位。这一成就，离不开严东生和上海硅酸盐所团队的耕耘和付出。他对增进国际科技界的开放、信任、合作，发挥了典型的示范、引领作用，永远值得我们所铭记。