2020 年12月26日，锦屏深地核天体物理加速器成功出束。2021年12月底，这台加速器上产生的首批实验成果正式发布，标志着我国核天体物理实验研究步入国际先进行列，中国成为世界上第三个具备开展深地核天体物理研究的国家。
核天体物理，一个略显神秘的学科领域，如果将其看作常人难以攀越的崇山峻岭，那么“圣杯”反应则无疑是世界核天体物理学家心中的“珠穆朗玛峰”。自2014年起，以中核集团原子能院串列实验室主任柳卫平为首席科学家的锦屏深地核天体物理实验项目（JUNA）团队，义无反顾地向这个制高点发起冲锋。
从深地第一束“光”被点亮，到原子核之间碰撞出绮丽的繁星，再到思绪超脱时空遨游于浩瀚星宇，JUNA团队共同见证着非凡的变化。
为摘取“圣杯”
他们在四川发现“降噪耳塞”
“我们从哪里来，到哪里去？”这一哲学问题贯穿人类发展的始终。自上世纪人类探索的能力达到原子核级别之后，核天体物理学家就把“生命起源”的求解之道寄托在核反应12C(α,γ)16O之上，即从核天体物理的层面上，探索组成人体绝大部分的碳和氧是如何产生的。由于该反应影响到碳氧丰度比这个核天体物理基本问题，为理解大质量恒星的演化和元素起源提供新的数据，因此被誉为核天体物理界的“圣杯”。
然而，对其直接测量却十分困难，世界核天体物理界经过半个多世纪的努力，至今也远未达到理论模型要求的精度。为获取精确的实验数据，原子能院牵头的 JUNA联合了国内外优秀的研究群体和科学家共同参与。
“圣杯”反应极其微弱，且地表的重重宇宙射线也严重干扰核天体物理学家对它的测量，如同刺耳的噪音掩盖了真实的宇宙声音。因此，能够屏蔽宇宙射线的实验场所成为核天体物理学家们摘取“圣杯”的必要条件。通过不懈寻觅，柳卫平团队在四川省凉山州的锦屏山发现了完美的“降噪耳塞”。位于锦屏山深处的中国锦屏地下实验室，是目前世界上最深的地下实验室，垂直岩石覆盖达2400米，可以将宇宙线通量降到地面水平的千万分之一至亿分之一。
2016年3月1日，锦屏深地核天体物理实验室的现场建设在中国锦屏地下实验室正式启动。锦屏山，成为了梦开始的地方——JUNA将是国际上首次在深地实验室开展“圣杯”反应直接测量，并开展一系列关键天体核反应的直接测量，将为研究宇宙重元素的产生提供可靠的中子源反应数据，同时为理解银河系星际空间中大量铝-26的起源和宇宙氟丰度以及早期恒星钙丰度问题做出贡献。
白手起家
研制世界先进深地实验设备
虽然锦屏地下实验室得天独厚的外部条件是“天赐良机”，但想要开启实验又谈何容易。12C(α,γ)16O 之所以被称为“圣杯”反应，原因在于其难度之高，一般科研人员只能望而却步，而当时的柳卫平团队可以说是白手起家，连最基本的实验设备都没有。
与之形成对比的是，深地实验设备要求极其高，例如发生“圣杯”反应的关键部件碳-12同位素富集靶，实验要求其碳-12富集度必须达到 99.99%以上。锦屏深地核天体物理实验项目副总指挥郭冰曾感慨：“这个实验实在太难了。申请项目时，团队虽然在加速器、探测器、大功率靶、离子源方面具备一定的能力和经验，但都局限在地面，深地经验几乎为零。我们面临着实验设备都需要重新研制的挑战。”
设备器材研制是向“圣杯”冲锋的重要关卡。依托中科院近代物理研究所，项目团队历经重重困难，成功研制出紧凑永磁结构的先进ECR（电子回旋共振）离子源，原子能院成功研制的短间隙加速管实现了强流束高效率传输，并且束流能量的稳定性达到万分之三，处于世界先进水平；整个加速器束流强度可以达到10毫安，这是意大利地下实验室的10倍。与此同时，原子能院与北京师范大学合作成功研制 BGO（锗酸铋）探测器阵列，探测效率达70%，分辨率达国际同类装置最优水平。研制的大功率靶，靶上功率达到 4 千瓦/平方厘米，完全满足强流束实验要求。
发布首批成果
研究步入国际先进
2020年9月底至2021年1月初，在获准到锦屏地下实验室开展实验研究后，项目团队要在这3个月之内完成设备安装与调试，并留出充足的时间做实验。时间太短，而加速器等设备都是精密仪器，安装调试原本都是按年来计算。如此短的时间，别说做实验，实现设备出束都是巨大的挑战。
在空间巨大、如同毛坯房般的锦屏地下实验室，实验团队紧锣密鼓，与时间进行着赛跑。项目团队成员多次往返北京与西昌，将所有设备从位于北京的原子能院拆装到四川锦屏地下实验室。功夫不负有心人，通过百日大会战，比计划节点提前5天，设备的安装与调试终于完成。
2020年12月26日，随着屏幕上一道亮光刺破黑色，锦屏深地核天体物理加速器成功出束，束流强度达2mA，综合性能达国际同类装置先进水平。“这是叩响‘圣杯’的第一缕光！”锦屏深地实验室传来令人振奋的欢呼。这标志着我国核天体物理研究取得重大突破，我国完全掌握强流高压加速器制造技术，关键设备和核心技术实现自主可控。
没有喘息的时间，紧锣密鼓的实验工作立即展开。从实验室洞厅到地下暗河仅有一公里甬道，但沿途伸手不见五指，地面泥泞不堪，只能听到脚步声、地下河水声以及洞壁回响的滴答声。湿冷的地下空气侵蚀着精密的仪器，地下河时不时涌起的淤泥会堵塞循环泵体，然而如此恶劣的环境下，却磨砺出了一群意志坚定、敢为人先的科研工作者。在这“暗无天日”的地下，实验室却始终灯火通明，科研团队心无旁骛，不放过任何一个实验细节。
2021年12月18日，锦屏深地核天体物理实验首批成果发布，包含若干核天体物理关键反应实验研究，测量灵敏度和统计精度均高于国际同类装置水平，达到国际核天体物理直接测量的最大曝光量、最宽能量范围和最高灵敏度。以上成果在Phys. Rev. Lett. Sci. Bull.和Nature等一流刊物上发表，而“圣杯”反应取得了最接近伽莫夫窗口和最高灵敏度的好成绩。
叩响“圣杯”并非易事，探索的脚步还在继续，一切仍充满未知，但中国科学家对于科学高峰的攀登，对浩瀚宇宙的努力向往，永远不会停止。
