2020 年12月26日，錦屏深地核天體物理加速器成功出束。2021年12月底，這&加速器上産生的首批實驗成果正式發布，標誌着我國核天體物理實驗研究步入國際先進行列，中國成為世界上第三個具備開展深地核天體物理研究的國家。
核天體物理，一個略顯神秘的學科領域，如果將其看作常人難以攀越的崇山峻嶺，那麼“聖杯”反應則無疑是世界核天體物理學家心中的“珠穆朗瑪峰”。自2014年起，以中核集團原子能院串列實驗室主任柳衛平為首席科學家的錦屏深地核天體物理實驗項目（JUNA）團隊，義無反顧地向這個制高點發起衝鋒。
從深地第一束“光”被點亮，到原子核之間碰撞出綺麗的繁星，再到思緒超脫時空遨游於浩瀚星宇，JUNA團隊共同見證着非凡的變化。
為摘取“聖杯”
他們在四川發現“降噪耳塞”
“我們從哪來，到哪去？”這一哲學問題貫穿人類發展的始終。自上世紀人類探索的能力達到原子核級別之後，核天體物理學家就把“生命起源”的求解之道寄託在核反應12C(α,γ)16O之上，即從核天體物理的層面上，探索組成人體絕大部分的碳和氧是如何産生的。由於該反應影響到碳氧豐度比這個核天體物理基本問題，為理解大質量恒星的演化和元素起源提供新的數據，因此被譽為核天體物理界的“聖杯”。
然而，對其直接測量卻十分困難，世界核天體物理界經過半個多世紀的努力，至今也遠未達到理論模型要求的精度。為獲取精確的實驗數據，原子能院牽頭的 JUNA聯合了國內外優秀的研究群體和科學家共同參與。
“聖杯”反應極其微弱，且地表的重重宇宙射線也嚴重干擾核天體物理學家對它的測量，如同刺耳的噪音掩蓋了真實的宇宙聲音。因此，能夠屏蔽宇宙射線的實驗場所成為核天體物理學家們摘取“聖杯”的必要條件。通過不懈尋覓，柳衛平團隊在四川省涼山州的錦屏山發現了完美的“降噪耳塞”。位於錦屏山深處的中國錦屏地下實驗室，是目前世界上最深的地下實驗室，垂直岩石覆蓋達2400米，可以將宇宙線通量降到地面水平的千萬分之一至億分之一。
2016年3月1日，錦屏深地核天體物理實驗室的現場建設在中國錦屏地下實驗室正式啟動。錦屏山，成為了夢開始的地方——JUNA將是國際上首次在深地實驗室開展“聖杯”反應直接測量，並開展一系列關鍵天體核反應的直接測量，將為研究宇宙重元素的産生提供可靠的中子源反應數據，同時為理解銀河系星際空間中大量鋁-26的起源和宇宙氟豐度以及早期恒星鈣豐度問題做出貢獻。
白手起家
研製世界先進深地實驗設備
雖然錦屏地下實驗室得天獨厚的外部條件是“天賜良機”，但想要開啟實驗又談何容易。12C(α,γ)16O 之所以被稱為“聖杯”反應，原因在於其難度之高，一般科研人員只能望而卻步，而當時的柳衛平團隊可以説是白手起家，連最基本的實驗設備都沒有。
與之形成對比的是，深地實驗設備要求極其高，例如發生“聖杯”反應的關鍵部件碳-12同位素富集靶，實驗要求其碳-12富集度必須達到 99.99%以上。錦屏深地核天體物理實驗項目副總指揮郭冰曾感慨：“這個實驗實在太難了。申請項目時，團隊雖然在加速器、探測器、大功率靶、離子源方面具備一定的能力和經驗，但都局限在地面，深地經驗幾乎為零。我們面臨着實驗設備都需要重新研製的挑戰。”
設備器材研製是向“聖杯”衝鋒的重要關卡。依託中科院近代物理研究所，項目團隊歷經重重困難，成功研製出緊湊永磁結構的先進ECR（電子迴旋共振）離子源，原子能院成功研製的短間隙加速管實現了強流束高效率傳輸，並且束流能量的穩定性達到萬分之三，處於世界先進水平；整個加速器束流強度可以達到10毫安，這是意大利地下實驗室的10倍。與此同時，原子能院與北京師範大學合作成功研製 BGO（鍺酸鉍）探測器陣列，探測效率達70%，分辨率達國際同類裝置最優水平。研製的大功率靶，靶上功率達到 4 千瓦/平方厘米，完全滿足強流束實驗要求。
發布首批成果
研究步入國際先進
2020年9月底至2021年1月初，在獲准到錦屏地下實驗室開展實驗研究後，項目團隊要在這3個月之內完成設備安裝與調試，並留出充足的時間做實驗。時間太短，而加速器等設備都是精密儀器，安裝調試原本都是按年來計算。如此短的時間，別説做實驗，實現設備出束都是巨大的挑戰。
在空間巨大、如同毛坯房般的錦屏地下實驗室，實驗團隊緊鑼密鼓，與時間進行着賽跑。項目團隊成員多次往返北京與西昌，將所有設備從位於北京的原子能院拆裝到四川錦屏地下實驗室。功夫不負有心人，通過百日大會戰，比計劃節點提前5天，設備的安裝與調試終於完成。
2020年12月26日，隨着屏幕上一道亮光刺破黑色，錦屏深地核天體物理加速器成功出束，束流強度達2mA，綜合性能達國際同類裝置先進水平。“這是叩響‘聖杯’的第一縷光！”錦屏深地實驗室傳來令人振奮的歡呼。這標誌着我國核天體物理研究取得重大突破，我國完全掌握強流高壓加速器製造技術，關鍵設備和核心技術實現自主可控。
沒有喘息的時間，緊鑼密鼓的實驗工作立即展開。從實驗室洞廳到地下暗河僅有一公里甬道，但沿途伸手不見五指，地面泥濘不堪，只能聽到腳步聲、地下河水聲以及洞壁迴響的滴答聲。濕冷的地下空氣侵蝕着精密的儀器，地下河時不時涌起的淤泥會堵塞循環泵體，然而如此惡劣的環境下，卻磨礪出了一群意志堅定、敢為人先的科研工作者。在這“暗無天日”的地下，實驗室卻始終燈火通明，科研團隊心無旁騖，不放過任何一個實驗細節。
2021年12月18日，錦屏深地核天體物理實驗首批成果發布，包含若干核天體物理關鍵反應實驗研究，測量靈敏度和統計精度均高於國際同類裝置水平，達到國際核天體物理直接測量的最大曝光量、最寬能量範圍和最高靈敏度。以上成果在Phys. Rev. Lett. Sci. Bull.和Nature等一流刊物上發表，而“聖杯”反應取得了最接近伽莫夫窗口和最高靈敏度的好成績。
叩響“聖杯”並非易事，探索的腳步還在繼續，一切仍充滿未知，但中國科學家對於科學高峰的攀登，對浩瀚宇宙的努力嚮往，永遠不會停止。