沉潛科研，在山洞裡寫出第一篇論文
2001年，周敏康來到華中科技大學學習物理學專業。剛進入大學的周敏康，心中並沒有特別明確的人生方向。在一堂力學課上，他被教授羅俊所吸引。“羅老師是一個想做事的科學家。”後來，周敏康加入了羅俊和胡忠坤的團隊，2004年，他正式進入了華中科技大學引力中心。
引力中心的原子重力儀課題從零起步。一開始，條件簡陋，實驗室設在華中科技大學喻家山的山洞中，實驗室四周全是斑駁的水泥墻，洞裡的甬道也都是泥巴路。在導師的帶領下，周敏康和同事從“水電工”做起，把山洞裡的房間一點點裝修成乾淨的實驗室，再跟著前輩們去研究原子重力儀。
到2006年，周敏康和團隊正式搭建起原子重力儀的平台，此後，他們的研究每年都能邁一個台階：2007年能做冷原子實驗，2008年可以形成原子噴泉，2009年可以看到原子干涉……實驗室在發展，周敏康也在成長，可在引力中心待了6年的周敏康還沒有發表一篇研究性論文。
周敏康沒日沒夜待在山洞裡，遠離了喧鬧，但他卻始終坐得住，沉潛科學研究，不感覺辛苦。“我反而覺得很幸運，因為在山洞做實驗很安靜，震動小，溫度也很恒定，很多人還沒有我們這個條件呢！”周敏康說，引力中心良好的學術氛圍也讓他受益匪淺，他不需要擔心研究經費的問題，更不需要考慮科研成果考核帶來的壓力，“我們的研究在國內沒有先例可循，哪怕沒有論文，也能得到導師和團隊的認可。”
2010年，周敏康和團隊發明了一種在線測量真空裡磁場的方法，“我們測量的原子是在真空管內，但它們還是會受到磁場影響，在不破壞真空管的條件下，我們用原子自身量子態對磁場的敏感性測了磁場，然後改正此前測量到的重力的誤差。”憑借此項創新性的實驗成果，他才真正發表了第一篇研究性學術論文。
腳踏實地，下決心讓成果走向行業應用
2011年博士畢業後，周敏康繼續留在引力中心做博士後研究，一年之後，他獲得了到法國公派留學機會。當時，法國在原子干涉儀方面的研究已經處於全球頂尖水平，這也開闊了周敏康的視野。2013年，華中科技大學引力中心團隊研發了一款超高靈敏度重力儀，分辨率達到當時的國際最好水平，這讓他很是振奮。“人家做了幾十年了，我們才做十幾年就有這樣的成果，除了引力中心的氛圍外，更是國家幾十年來對基礎研究大量投入的結果。”
回國後，周敏康和團隊研究的量子重力儀仍然停留在實驗室階段。“第一代儀器體積很大，幾乎占滿了整個房間，經過幾代更新之後，一些內部裝置逐步被改進，儀器的體積也跟著變小。”周敏康說，要讓量子重力儀真正做到方便好用，還需要解決很多細小的問題，“隔震”就是其中之一。
“地球有很多我們察覺不到的微小震動，只有把這些震動隔開，才能更精准地測量到地球的重力加速度。”周敏康和團隊計算後發現，要將外界的震動頻率降低到1赫茲以下，需要在重力儀裡放置1000米長的減震彈簧。
於是，在查閱了大量相關的文獻後，周敏康和團隊最終研發出了一個超低頻的主動隔震裝置，“這個裝置大小還不到0.5立方米，但是能等效於1000米彈簧所帶來的減震效果。”周敏康說，啃下了這塊“硬骨頭”後，原子重力儀的測量有望適用於山地、市區和郊區等多種環境，原子重力儀走出實驗室逐漸成為可能。
在周敏康和團隊研發原子重力儀時，我國許多行業測量重力的設備還需從國外進口，“那些設備一台就需要600多萬元，維修一次也要幾十萬元。”周敏康說，從2015年起，他和團隊決定將研究重點放在量子重力儀的工程實現上。
錨定目標，提升我國重力測量水平
確定方向後，周敏康和團隊不斷將量子重力儀小型化，將其中的零部件集成起來，“要達到行業應用，就需要在許多方面與國際水平持平。”經過技術突破，引力中心團隊研製的量子重力儀越來越精巧，占地面積也從4平方米縮小到2平方米。
2017年，華中科技大學引力中心團隊帶著他們最新研製的儀器來北京參展。“當時參展的重力儀來自全球多個國家，原理和大小都不一樣，我們的儀器雖然不是最小的，但精度卻很高。”周敏康說，正因為高精度的優勢，他們被中國地震局地震研究所關注，該所隨後就和他們訂購了一台量子重力儀。
獲得第一個訂單後，周敏康和團隊的研發動力更足了，“我們自己做研究和交給別人用是兩碼事，還需對儀器進行更新。”2021年1月，引力中心團隊將研製的實用化高精度銣原子絕對重力儀裝備成功交付給中國地震局地震研究所，這時的量子重力儀占地面積只有0.6平方米左右。交付後的儀器，除了能進行高精度重力測量，還能應用於水文學、地震學以及探測縫隙、滲坑、隧道和空腔的土木工程項目。“今後我們國家測量絕對重力不需要依賴進口了。”周敏康自豪地說。
研究過程中，周敏康和團隊成員也遇到不少困難，“說實話，問題有很多，但是做了這麼多年的研究，我們積累了足夠的經驗和耐心，總能想到解決的辦法。”回憶走過的科研道路，周敏康很坦然，“我們引力中心有‘創新、吃苦、團隊’的文化，做到了這些，就敢於面對任何困難，也總會收獲科研的果實。”
談到未來，周敏康已有清晰的規劃，在致力於量子重力儀實際應用的同時，他想更多回歸科研創新與人才培養，“下一步，我們還要在重力測量的精度上實現突破，先從基礎原理研究起，再一步一步提升咱們國家在重力測量上的水平，培養更多的專業人才。”
|
