傳媒視角
重離子加速器：奏響科學“交響樂”
——訪蘭州重離子加速器國家實驗室
■本報記者 馮麗妃
在電影《非誠勿擾》中，孫紅雷飾演的李香山得知自己患上不治之癥黑色素瘤后，以自殺的方式結束了自己的生命。如果該片導演知曉重離子的療效，這部電影的結局可能要重寫。
從癌癥治療，到核物理研究、新核素合成、太空芯片檢測……中科院蘭州近代物理所（以下簡稱近物所）的科學家們依托重離子加速器的大科學平臺，在西北大地上奏響一曲前沿科學與應用研究的“交響樂”。
“給大象治療癌癥”
“我們這個加速器都可以給大象治療癌癥了?！苯?，在蘭州重離子加速器國家實驗室（HIRFL），近物所所長肖國青指著一臺像CT機一樣的白色試驗終端向走進中科院大科學裝置的記者一行人介紹說。
他解釋說，如果重離子達到每核子400兆電子伏特，就可以達到30厘米的穿透力，可以治療人體深層腫瘤。而該加速器產生的重離子已達到每核子1000兆電子伏特，穿透力在1米以上。
當前，我國每年新發(fā)癌癥病例約320萬，因癌癥死亡約250萬。重離子放射為采用常規(guī)放化療和手術難以治愈的癌癥患者打開了一扇新窗戶。
“盡管重離子也是一種射線，但是與當前醫(yī)院里的X射線和γ射線相比，對人體副作用會小得多?！盚IRFL醫(yī)學物理研究室主任李強告訴《中國科學報》記者。
他解釋說，重離子治癌的最大優(yōu)勢來源于倒轉的深度劑量分布。常規(guī)射線會隨著深度增加呈現指數衰減的形式，而重離子束進入身體后能量損失小，僅在最終停下的位置才會釋放大部分能量，形成尖銳的劑量峰“布拉格峰”。因此，在斬滅“癌魔”的同時，對周圍正常組織和敏感器官的副作用小得多。
“重離子只需要X射線劑量的1/3就可殺死癌細胞。同時，重離子治療一個療程只需要幾天，最多至12天，遠遠低于放化療的一個多月?！崩顝娬f。
據介紹，HIRFL現有深層和淺層治療兩個臨床治療終端，目前共治療216例病人，包括皮膚鱗癌、基底細胞癌、肺癌、肝癌以及當今醫(yī)學界最頭疼的黑色素瘤，局部控制率在80%以上，使我國成為世界上第四個掌握重離子治癌技術的國家。
肖國青透露，明年，甘肅蘭州和武威兩地的兩個重離子腫瘤治療中心將有望建成并投入使用，讓更多患者享受到科技進步的福利。
除了治療癌癥之外，HIRFL還有多個應用終端活躍在經濟社會發(fā)展的最前沿。如重離子束誘變輻照育種，提高作物品質；檢測航天芯片和設備，服務空間科學發(fā)展；進行原子核嬗變實驗，解決核乏料的問題等。
在國際物理前沿插上中國國旗
要攬瓷器活兒，先有金剛鉆兒。要發(fā)揮重離子的功用，就離不開它的“搖籃”——重離子加速器。
如果把蘭州重離子加速器比作一條巨龍，各種應用終端只是它的尾巴尖兒?！凹铀倨髦饕呻x子源（SFC）、加速系統(tǒng)（SSC）、傳輸系統(tǒng)（SCR）、實驗裝置等四個部分組成，構成亞洲能量最高的重離子科學研究基地?！痹诰摭埖摹邦^部”——SFC大廳，肖國青介紹說。
這個集合了當今世界上的直線、回旋和環(huán)形所有三種加速器的“大家伙”集合了半個世紀以來我國三代大科學裝置研究成果。更高、更快、更強、更精——八個字概括了其發(fā)展歷程。
1957年，近代物理研究所從北京中關村“西進”蘭州。該所創(chuàng)始人楊澄中帶領首批科研人員擔負起建造重離子加速器的重任，如今1.7米的回旋加速器SFC就是在“一五”的基礎上建立起來的。而“龍頸”分離扇重離子加速器SSC則是“七五”的成果。
“那時，計算機還沒發(fā)展起來，都是用手畫的圖紙，老一輩科學家們耗費了大量的心血，讓我國重離子研究進入國際主流?！盚IRFL加速器總體室主任原有進感慨良深地說。
而“九五”期間的大科學工程項目、長達160余米的“龍身”——重離子冷卻儲存環(huán)CSR可以實現上億個重離子同步運行，其自主研制率超過90％，在電子冷卻技術、高頻技術、超高真空技術等諸多方面實現創(chuàng)新和突破。
“從SFC到CSR，我國重離子運行速度從一開始的1%光速提升到約90%的光速，進入國際先進行列。”原有進說。下一步，近物所的研究目標將是與光速同步。
作為重離子研究的“國家隊”，近物所的科研人員依靠重離子加速器的平臺在服務國家發(fā)展的同時，以優(yōu)秀的前沿成果在國際物理舞臺上展示著中國的風采。
核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。全世界有8000種核素，現在只鑒別出3130種。“其中近物所發(fā)現的新核素就有20多個，未來我們會在核素領地上插上更多的中國國旗?！痹撍彼L袁平滿懷信心地說。除此之外，我國科學家還在超重核研究、原子核質量精確測量等方面作出重要發(fā)現。
讓中國“交響樂”走向世界
正是因為近物所對國際物理學發(fā)展的貢獻，近期，國際原子質量數據評估中心將評估工作移交近物所管理?！敖窈螅覈褪菄H原子質量評估的‘警察’了，別國的研究成果我們來當評審?！毙嘧院赖卣f。
目前，近物所已經與十多個國家、地區(qū)建立了廣泛的國際科技合作關系，每年都有上百位國外專家到近物所訪問或參與合作研究。來自烏克蘭的訪問學者Sergei和埃及的博士后Ahmed就是其中兩位。
“現在，基輔的核物理研究設備很陳舊。近物所有先進的研究設備，也有很多志同道合的科學家，每年我們都有三四位科學家來中國訪問?！眮碜怨柨品蚋吣芪锢硌芯恐行牡腟ergei在接受《中國科學報》記者采訪時說，他希望烏克蘭與中國繼續(xù)保持良好的合作關系。剛來中國不久的Ahmed將在近物所度過一年的求學生活，內向的他有些羞澀地告訴記者，他的目標是發(fā)幾篇在國際上有影響力的文章。
“現在我們的加速器用戶將近200多家，每年運行7000小時以上。然而，現在每年的需求卻在14000小時以上，每天24小時開機，一年大家只有在最熱的8月設備檢修時才能稍事休息。即便如此，還是不能滿足不斷增長的用戶的需求，所以還要加快建設新的加速器?！毙啾硎?，我國將在“十二五”期間，建設新的強流重離子加速器（HIAF），實現跨越發(fā)展。
“未來，無論是服務國家需求，還是參與國際合作與競爭，人才隊伍的水平和質量決定一切！”近物所黨委書記趙紅衛(wèi)說，近物所將繼續(xù)堅持自主創(chuàng)新，不拘一格地培養(yǎng)和引進急需人才。
《中國科學報》 (2013-11-26 第8版 平臺)
