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【70周年校庆·师者风范】樊宽军:加速器事业的追寻者,莘莘学子的指路人

发表时间:2022-11-21 作者:周磊 谢雄 浏览次数:

樊宽军,男,1968年生,华中科技大学教授,1990年华中科技大学电子与信息工程系毕业,2000年在中国科学技术大学国家同步辐射实验室获博士学位。2001-2004年在德国于利希研究中心(Juelich research center)作为青年科学家在核物理研究所从事中高能电子冷却离子的理论和设计工作。2004-2015年在日本高能加速器研究机构(KEK)工作。现任华中科技大学电气与电子工程学院副院长,应用电磁工程研究所教授。


克服险阻,求知若饥

1986年的夏天高考结束后,樊宽军听从老师建议选择了人生第一次听说的华中工学院,就读电子与信息工程系。开学季,一辆敞篷卡车把樊宽军等新生从车站接到学校。他进校门第一感觉就觉得选对了,进校满眼看到的到处都是绿色,感觉来到了一所森林大学,与华中工学院的第一次见面就让他感到十分有缘,这也为29年后再次回到母校工作埋下了种子。1994年樊宽军考入当时中国第一个国家实验室—中国科学技术大学国家同步辐射实验室攻读硕士和博士学位。这是我国借鉴美国经验建立的第一个国家实验室,实验室的规模非常大,不同领域的教授、学者在这个实验室里利用同步辐射进行物理、化学、生物、材料等领域的研究。樊宽军在这里开始进入加速器领域学习,接受到了许多教授的指导,也认识到加速器在基础科学领域的重要作用。为了开拓眼界,学习更先进的加速器理论与技术,博士毕业后,樊宽军去往了德国于利希研究中心作为青年科学家进行研究。于利希研究中心是当时欧洲最大的研究中心之一,里面有20多个研究所,从基础生命科学到核聚变和加速器等大型科研设备,支撑众多前沿科学研究。有别于国际上其它加速器,于利希的加速器COSY最具特色的是能提供极化的质子和轻离子用于物理实验研究。为了提高束流的流强,同时降低由于和内靶碰撞导致的束流“温度”的上升,设备采用电子去冷却方法等来获得高亮度的质子、重离子。在那里,樊宽军与俄罗斯JINR的团队研究了中高能电子冷却理论和技术,为德国的加速器工程FAIR中高能同步加速器HESR的设计作前期研究。

当时,利用中子作为探针开展多种学科研究的重要性被各科学强国重视。英国散裂中子源ISIS取得举世瞩目的成就,使得美国、日本和欧洲同时投入巨资开展大型散裂中子源综合性跨学科平台研究和建设。为了提供足够的中子,大功率强流质子加速器研究成为关键。当时欧洲散裂中子源(ESS)的设计功率最大,其总部在于利希研究中心。因此,樊宽军非常了解那时高功率质子加速器领域最前沿的理论与技术。而日本高能加速器研究机构(KEK)研究建设的高能加速器联合体(J-PARC)功能更为齐全,将产生大功率的中子、缪子和中微子等,成为该领域的世界研究中心。为了能深入研究高功率加速器,2004年樊宽军前往日本高能加速器研究机构工作,主要研究如何加速大功率高能质子束,为产生大量中微子研究中微子振荡奠定基础。

为了能在相关领域的前沿踏足,樊宽军从华中工学院开始学习电子信息,在中科大学习电子同步辐射加速器,从德国研究束流物理再到日本研究强流加速器,几乎每次都要重新开始新的领域,但他还是努力克服了这些困难,在实验室里合作、交流、实践的模式下,快速掌握相关知识,与各国专家互相交流,成为了高能加速器领域的专家。


心系母校,追求卓越

在潜心科研十余年后,樊宽军已是加速器领域的知名专家之一,在日本高能加速器研究机构(KEK)担任终身教职。2015年在中国工程院院士樊明武的邀请下,樊宽军全职回到华中科技大学,任电气学院应用电磁工程研究所所长。关于回国,樊宽军认为对自己而言,回国、回母校工作是一件理所应当的事情,他希望能用自己的学识为祖国,为母校在科学研究领域做出贡献。现在,樊宽军从事加速器基础和应用研究,研究领域包括:质子治疗系统、超快电子衍射、第四代同步辐射光源、新一代正负电子对撞机等。

回到华中科技大学后,樊宽军便开始夜以继日的投入到质子治疗项目中。在樊明武院士和段正澄院士的指导下,樊宽军成立了以电气学院团队为技术核心,联合机械学院、中国原子能院、同济医院、协和医院以及牵头企业华工科技的团队,于2016年申报成功 “基于超导回旋加速器的质子放疗装备研发”项目。该项目的目标是完成质子治疗示范装置的研发、临床试验取证和产业化准备工作。樊宽军目前是该项目的首席专家,继续推进该项目的建设。

如何在高校发展相关学科一直是樊宽军所思考的问题,由于通常加速器研究规模大投入高,大学的加速器相关研究的开展只能和国家专业研究所合作,形成优势互补的发展形势。樊宽军及团队根据学校的特点和条件,在小型尖端的加速器方面开展前沿的基础和应用研究,目前正在开展超快电子衍射研究,利用电子作为探针在原子的时空尺度观测物质最本质的反应动态过程。研究的核心是产生飞秒电子束并实现对其精准操控,获得高品质电子探针。为此,团队相继开展超导射频电子枪国际合作研究、太赫兹压缩电子束等关键的理论与技术研究,该研究的目标是拍摄分子电影,为多学科的基础研究提供崭新的观测手段。

为了推动电气学院的相关学科建设,樊宽军团队积极开展与国内外同行的学术交流,拓展合作研究领域,分别与国内单位开展第四代先进同步辐射光源,下一代高亮度正负电子对撞机等项目的合作研究。同时,把加速器与电气学科相结合,开展基于加速器技术的电流量子基准研究。


秉心育人 教研并抓

在数十年的学习科研过程中,樊宽军深刻感受到,不断地和领域内顶尖的专家学习交流是学者拓展视野、提升自我的有效途径。为了让加速器相关研究得到快速发展,他充分利用在国内外各大研究中心工作时积攒的人脉,与国内外众多高校和研究中心保持了良好的合作关系,让电气学院的学生有更多的机会与国内外专家交流学习,并和国内外先进实验平台开展研究合作。一方面,樊宽军鼓励学生“走出去”,多与前沿科技接轨,多参与学术会议和国际交流。他积极推动和日本高能加速器研究机构的合作交流项目,签订了名为“樱花计划”的年度学术交流活动,一批应用电磁所的研究生可以实地参观学习国际知名的大型加速器装置,让学生对自己的研究领域有了更直观的认识和更浓厚的兴趣。另一方面,樊宽军还积极推动将国内外的专家“请进来”,每年邀请数十位国内外专家进行“携手电气精英,与未来同行”系列讲座和专题授课,让学生可以针对相关课题和国内外专家直面交流,解答疑惑,开拓国际视野。

在主抓科研的同时,樊宽军还非常重视本科生的培养。作为学院领导,他多次为本科生上思政课,鼓励同学们把握时代机遇,努力学习,以民族复兴为己任,用实际行动为电气行业发展乃至为国家发展贡献电气学子的力量。作为本科生“班级成长导师”,他关心学生们的学习生活情况,认真解答同学们关于学习,关于未来的疑惑。他鼓励本科生一方面要打好数理基础和专业基础,这样才能在今后的学习科研中做到灵活应变;另一方面要展示出年轻人的激情和创造力,让自己充满前进的力量。

在学生们的眼中,樊宽军是一位平易近人的老师。但在科研时,他又严谨认真,坚持以立德树人、学术诚信为第一要务,在自己的研究领域里不懈钻研。同时,樊宽军又是一位和蔼可亲、细致认真的好老师。他注重学生的独立成长和身心健康,在科研中培养学生的自觉能动性,为学生们提供了融洽、健康的学术研究环境,鼓励学生做真正有意义的课题;在科研工作之余,鼓励学生走出办公室,多进行室外体育活动,锻炼磨砺扎实的身体素质。樊宽军对学生的关切还体现在他指导学生时的亲力亲为、精益求精上,给学生修改论文时大到理论思路文章结构,小到英文语法,他都会耐心帮助修改,这极大地帮助了学生成长,也让学生尤为感动。

三十余年,从学生变为教师,从无线电领域的小白变为加速器领域的专家,樊宽军在科研领域不断探索,努力推进我国在加速器领域的研究进程,同时他和无数华科大人一样,在身体力行中,在言传身教时传承和发扬着华中科技大学“明德厚学,求是创新”的校训精神,也为新一代的华科大人树立了榜样,引导着他们砥砺前行。

采访同学与樊宽军教授合影