2021年10月27日，为期一周的国家“十三五”科技创新成就展在北京展览馆闭幕。本次展览以“创新驱动发展 迈向科技强国”为主题，全面展示了“十三五”期间我国在基础前沿、战略高技术和社会民生领域所取得的一批重大科技成果，生动诠释了“十三五”期间我国贯彻落实党中央关于科技创新的一系列重大决策部署所取得的重大进展和改革成效。
北京大学物理学院承担的研究成果“揭示水的原子结构和新奇效应”，参与的研究成果“激光等离子体加速与应用”和“达到国际领先水平的650 MHz超导腔”在“加强基础前沿研究，提升科技源头创新能力”展区以实物展品、装置模型等形式亮相。
展项“揭示水的原子结构和新奇效应”简介
北京大学物理学院量子材料科学中心、轻元素先进材料研究中心江颖教授和王恩哥院士领衔的联合研究团队发挥学科交叉优势，近年来开发了一种基于高阶静电力的新型扫描探针技术，刷新了扫描探针显微镜空间分辨率的世界纪录，实现了氢原子的直接成像和定位，获得国际上首张单个水分子的原子级分辨图像（Nature Communications 9, 122 (2018)）；结合全量子化计算模拟，在原子尺度上揭示了水的核量子效应（Science 352, 321 (2016)），被证实为是水和轻元素体系中一种普遍存在的基本物理效应；发现水合离子的迁移率与特定水分子数目相关这一全新的动力学幻数效应（Nature 557, 701 (2018)），改变了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。相关系列成果两度入选中国科学十大进展和中国十大科技进展新闻（2016、2018），获高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）自然科学一等奖（2019）。2020年，团队承担建设的怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台开工，将为我国率先打破量子材料瓶颈、引领轻元素先进材料研发新潮流奠定坚实的基础。
团队主要成员还包括物理学院李新征教授、徐莉梅教授和化学与分子工程学院高毅勤教授等。
扫描探针显微镜探头（实物）
互动视频和现场讲解
展项“激光等离子体加速与应用”简介
强激光等离子体具有超高加速场，引发了加速器和光源领域新的革命。上海交通大学、中国科学院物理研究所、北京大学联合展示了在超高信噪比激光关键技术、粒子加速、高亮度辐射源及天体加速模拟方面的一系列突破性成果。其中，北京大学物理学院重离子研究所、核物理与核技术国家重点实验室颜学庆教授率领的激光加速研发团队展示了首台激光粒子加速肿瘤治疗样机模型。他们经过多年研究，攻克了高对比度与高光强激光、自支撑纳米薄膜靶制备、超高流强离子束传输和激光加速器辐照研究平台等关键技术，于2018年建成世界上首台小型激光加速器辐照装置；该紧凑型激光质子加速器能够产生1～15 MeV能量、1%～5%能散可调、1～20 pc电量的稳定的质子束，首次实现了从激光加速到激光加速器的跨越。2019年，团队获批承担建设被列为怀柔综合性国家科学中心首批交叉研究平台的北京激光加速创新中心，建造重频拍瓦激光加速装置，支撑未来激光质子放疗系统、激光驱动伽马光源和激光驱动宽谱相干光源的研发和产业化应用。
科技部副部长李萌（左三）等观看激光加速肿瘤治疗装置模型
展项“达到国际领先水平的650 MHz超导腔”简介
高性能超导腔是实现环形正负电子对撞机（CEPC）科学目标的核心部件。中国科学院高能物理研究所和北京大学联合展示了在650 MHz高性能超导腔方面取得的重大成果。650 MHz 1单元超导腔经过电抛光处理后，在最大加速梯度35 MV/m、2 K温度下的品质因数达到2.7×1010；650 MHz双单元超导腔经过掺氮处理后，在最大加速梯度22 MV/m 、2 K温度下的品质因数达到6.0×1010；以上结果和美国费米国家实验室650 MHz超导腔的性能相当，达到了国际领先水平。北京大学物理学院重离子物理研究所、核物理与核技术国家重点实验室射频超导加速器团队承担了650 MHz双单元超导腔的研制、掺氮处理及低温性能测试等工作。650 MHz超导腔的测试结果创造了国内大尺寸椭球型（<1 GHz）超导腔的最高纪录，不仅可用于CEPC项目，还可以用于国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置”（CiADS）项目建设和“中国散裂中子源”（CSNS）项目升级等。
650 MHz超导腔（实物）
北京大学物理学院面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，将更加自觉、更加坚定以培养高水平拔尖人才和高层次领军人才为根本，以服务创新驱动发展、建设科技强国的国家战略为导向，勇攀科技高峰，破解发展难题，为加快实现高水平科技自立自强持续贡献北大物理人的智慧和力量。
感谢量子材料科学中心江颖教授，重离子物理研究所林晨研究员、郝建奎副教授审核。
