你有没有想过，人类在宇宙中是否孤独？

    科幻小说《三体》提到，浩瀚的宇宙除了人类，还存在三体文明。他们为了控制地球，派出几颗智子干扰粒子加速器的研究，企图使地球科技停滞不前。这固然是科幻小说的想象，但粒子加速器对于人类科技的巨大推动作用，并没有丝毫夸张。

    7月21日，一台性能国际领先的强流重离子加速器装置（HIAF）在广东惠州通过工艺验收，进入试运行阶段，它就是粒子加速器的一种。

    “它相当于‘重离子大炮’，我们许多实验都是用重离子束流去轰击靶，从而轰击出目标产物。”中国科学院近代物理研究所副研究员蔡付成介绍，借助HIAF有望合成新的物质、探索宇宙起源、推进重离子治癌，无论是对于基础研究还是产业发展都将起到强大的支撑作用。

    ●南方日报记者 刘光明宝 廖钰娴

    研究微观世界的重要平台

    7月21日，惠东县稔平半岛的两大装置区紧张而忙碌。由8位院士、15位教授组成的专家组经现场考察和质询讨论，认为HIAF综合性能达到国际同类装置领先水平，一致同意装置通过工艺验收。这标志着该装置完成所有工程建设内容，进入试运行阶段，开始投入科学研究。

    “重离子”通常是指质量数大于4（即比氦重）的原子失去全部或部分电子后形成的带正电离子。重离子加速器是利用人工方法产生高速离子束流的装置，它不仅是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具，也是研发关乎经济社会发展和国家安全先进核技术的平台。

    近几十年来，世界科技强国相继建设了大型重离子加速器研究装置。比如，美国的相对论重离子对撞机、德国GSI重离子加速器装置、日本的放射性同位素束流工厂、中国的兰州重离子研究装置。这些装置致力于理解核物质起源、结构、演化的核物理研究，而在研究中产生的新知识、新技术和新方法也被广泛应用于能源、医疗、农业、材料以及空间探索等领域。

    可见，在重要科学和技术目标的牵引下，世界科技强国高度重视基于离子加速器的核科学研究。随着科学研究不断向极微观深入、向极端条件迈进，建造高性能、高流强重离子加速器，已成为推动核科学前沿发展的迫切需求。

    因此，中国科学院近代物理研究所于2009年提出建设HIAF的构想，经过反复论证和选址，于2018年12月在惠州启动建设，2025年10月首次成功出束。它聚焦三大目标，即探索原子核存在极限、揭示核天体物理过程、推动核能开发和多学科应用。

    装置性能创下多个世界纪录

    那么，这样重大的科研平台有哪些独特之处？

    中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成介绍，高流强是新一代离子加速器最核心的性能指标，要实现超高流强指标，面临一系列世界级的动力学难题和技术挑战。HIAF项目团队历经16年集智攻坚，在强流束流动力学、核心关键技术方面取得了系列突破，在高质量、高效率工程建设方面开创了大科学工程建设新范式。

    从技术角度来看，HIAF是全球首台超导直线加速器、快循环同步加速器和储存环组合的重离子研究装置，结合了直线加速器的高脉冲流强优势和环形同步加速器的高能量特点，可加速元素周期表中从氢到铀全部离子种类，脉冲束流强度刷新国际纪录。

    作为HIAF的六大实验终端之一，高精度环形谱仪可以精确测量寿命只有几十微秒的原子核的质量。在HIAF的高精度环形谱仪测试实验中，核质量测量精度达到国际领先水平，同时还验证了加速器系统高流强、高品质的供束能力。

    总体上，HIAF的3项关键核心技术为国际首创或首次提出，9项关键核心技术指标实现国际领先。

    立足于国际领先的技术，HIAF能够推进有关领域的基础研究。比如，帮助科学家寻找原子核存在的边界，并探索理论预言的“超重核稳定岛”，有望率先合成新的元素。同时，它可以揭示奇特的核结构现象，认识原子核内有效相互作用，发现超出既有理论的新现象。通过对寿命极短的关键原子核进行高精度测量，还可为解释宇宙中重元素的起源提供直接证据。

    因此，HIAF将为核物理、核天体物理基础研究创造国际领先水平的条件，为重离子束应用研究提供先进的实验平台，为核能开发、核安全及核技术应用提供理论、方法、技术和人才支撑，为新质生产力的发展提供创新动能。

    ■观点

    中国科学院近代物理研究所党委书记、副所长胡正国：

    打造大湾区科技产业互促双强名片

    近日，强流重离子加速器项目迎来重大进展，它会带来哪些影响？中国科学院近代物理研究所党委书记、副所长胡正国表示，强流重离子加速器装置、加速器驱动嬗变研究装置这两大科学装置，将在前沿基础研究、服务国家战略需求、推动新质生产力发展等方面发挥日益重要的作用。

    以强流重离子加速器为例，它不仅能助力探索物质深层次结构，是研究宇宙起源与演化、探索原子核存在边界的重要实验平台，还可应用于航天器抗辐射性能测试，推动核能开发和功能材料研发。在医学上，该装置还可推动重离子治癌与医用同位素药物的研发。

    胡正国介绍，为推动两大科学装置“沿途下蛋、就地转化”，中国科学院近代物理研究所承接了东江实验室建设任务。近几年来，东江实验室工作重心转向技术研发和成果转化，在核孔膜保鲜材料、医用重离子治疗装置等方面已取得阶段性成效。

    胡正国透露，两大科学装置启用之后，会根据国家政策对国内外开放。届时，将吸引约1000名海内外科学家来到惠州从事科研工作。接下来，中国科学院近代物理研究所将坚持前沿基础研究与技术应用研究并重，全力将惠州打造成为国际核科学与技术中心，使其成为大湾区科技产业互促双强的名片，为粤港澳大湾区国际科技创新中心建设提供有力支撑。

    德国学者：

    基础研究要坚持长期主义

    此前，南方日报记者曾前往德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心采访，该中心就有一个加速器项目FAIR（Facility for Antiproton and Ion Research）。

    该中心时任技术转移部负责人Tobias Engert博士介绍，它是反质子和离子研究装置，是当时新研发建造的一种加速器，借助于这个装置可以做很多高难度的实验，不仅发现了多种新元素，而且在重离子肿瘤治疗和医学加速器技术方面取得多项开创性成果。

    Tobias Engert认为，基础研究很重要，更重要的是对这些研究的进一步发展和使用。同一个技术会在新领域有多种用途，如何推动它的大发展？这需要很多专业的科技人员长期投入。因此，基础研究及其再发展不是短期的，而是一个长期的过程，从科研机构、研究人员到政府都要做好长期的准备。

    那么，基础研究从发现到科技成果转化要多久？以激光为例，激光理论于1917年由爱因斯坦提出，1928年德国一位物理学家通过实验验证了它的存在，1960年世界上第一个激光装置建成，直到上世纪90年代很多与激光相关的产品才进一步推向社会，比如DVD、打印机等。由此可见，从理论提出到应用产品的诞生用了几十年时间，但它对经济社会发展产生了重大影响。

    Tobias Engert认为，普通人难以理解基础研究和经济社会发展的关系，是因为他们还意识不到，今天发现的新技术有望在未来创造更多的新产业和工作岗位。因此，大众应该要理解和接受这些基础科学的研究，以及在此基础上推进的成果转化和产业发展。

    名词释义

    重离子

    ●“重离子”通常是指质量数大于4（即比氦重）的原子失去全部或部分电子后形成的带正电离子，如碳-12离子、铁-56离子、铀-238离子等。

    链接

    HIAF工作流程

    ●超导离子源是整个装置的起点。在此，原子的一部分核外电子被剥离，形成带电的离子，并获得初始能量。随后，离子进入超导直线加速器，在射频电场的推动下不断加速，速度迅速提升。接着，离子束进入能量增强器——一个环形同步加速器，在同步电磁场的作用下不断绕圈并反复经过加速电场，被进一步加速至接近光速。

    最终，这些高速重离子犹如“微观炮弹”，被引导进入实验靶区，可以轰击目标原子核或彼此对撞，产生极端高温、高压与高能量的实验条件，或产生各种次级粒子和新现象，模拟恒星内部、超新星爆发乃至宇宙大爆炸初期的环境，助力科学家探索物质深层次结构。

    HIAF聚焦生物医药等领域为成果转化提供技术源泉

    大装置有望催生大产业

    作为国之重器，强流重离子加速器（HIAF）是推进基础研究的大科学装置，但它绝不是科学家唱“独角戏”的平台。在推进成果转化、催生新兴产业方面，它同样发挥着巨大支撑作用，有利于推动经济发展和增进民生福祉。

    中国科学院近代物理研究所党委书记、副所长胡正国介绍，为推动两大科学装置“沿途下蛋、就地转化”，中国科学院近代物理研究所承接了东江实验室建设任务。近几年来，东江实验室工作重心转向技术研发和成果转化，在核孔膜保鲜材料、医用重离子治疗装置等方面已取得阶段性成效。

    核孔膜材料延长果蔬保鲜时间

    在位于惠州的东江实验室，各种先进仪器和设备之间，摆放着一些印有瓜果图案的纸箱，显得格外显眼。这可不是一般的箱子，而是能够给水果保鲜的特殊纸箱。其中的秘密就在于，它使用了核孔膜材料制作。近几年来，包括惠州在内的一些城市，已经小范围用上了这种纸箱为高端果蔬保鲜。

    东江核技术应用（广东）有限公司总经理刘广停介绍，该公司目前主要致力于推动核孔膜材料的产业化。核孔膜材料依托重离子加速器在一张聚合物薄膜上打出径迹，然后经过化学蚀刻产生孔道，孔的直径相当于千分之一头发丝直径的量级。特殊的结构使核孔膜产生透气和锁水的功能，用它来生产果蔬纸箱便可达到保鲜效果，一般情况下能为果蔬延长约一周保鲜期。对于一些高端果蔬，这种功能显得尤为重要，它使得果蔬的长距离运输更有保障。在此背景下，近年来一些农业企业对于核孔膜保鲜箱的需求日益旺盛。

    目前，国内只有位于兰州的重离子加速器能批量生产这种核孔膜材料。依托位于兰州的重离子加速器，东江实验室和有关企业早就开始生产这种核孔膜，并得到市场的积极响应。但由于加速器装置要优先保障科学实验和重大需求，在目前的条件下，兰州重离子加速器生产的核孔膜材料比较有限。

    如今，随着位于惠州的强流重离子加速器建成启用，接下来惠州将形成一个新的核孔膜生产基地，并由此带动下游产业的发展。胡正国介绍，依托HIAF，正在建设国际上首台大规模重离子核孔膜生产装置，将建成日产100万平方米的核孔膜生产线，基于这一技术创立的东江惠能、东江核技术、科清等3家企业落地惠州。

    刘广停介绍，目前不少企业对这种果蔬保鲜箱提出了需求，实验室也根据不同果蔬特点推进相关实验，以使保鲜箱达到最佳的保鲜效果。从市场反响来看，这一产业拥有非常广阔的前景。

    他透露，核孔膜材料的应用场景远不止果蔬保鲜，在水处理、3D打印机、超黑材料、力学超材料等多个领域都有着重要作用，目前已有一些应用技术和产品正在对接和推广。可以说，它的产业价值非常大，这也是得益于HIAF提供了先进的技术和强大的产能支撑。

    重离子加速器治疗装置精准“杀瘤”

    实际上，强流重离子加速器的先进技术不只是为吃货们带来了口福，也为肿瘤患者带来福音。

    近日，惠州市中心人民医院与龙门县一度假酒店签署肿瘤医养康养战略合作框架协议，标志着惠州市首个“重离子诊疗+生态康养”医康养联合体示范项目落地。

    在惠州市中心人民医院金山院区一旁，新建的重离子医学中心将在不久的未来投入使用，其关键之处便是依托中国科学院近代物理研究所核心技术建设的国内首台新一代医用重离子加速器治疗装置。以此为基础建设的重离子肿瘤治疗中心，将填补广东省内重离子放疗设备的空白。按照规划设想，该中心服务能力将辐射整个华南地区，致力打造华南地区肿瘤治疗示范项目、粤港澳大湾区医疗卫生高质量发展新高地。

    重离子射线被誉为21世纪最理想的放疗射线，在难治性肿瘤治疗中作用突出。惠州市中心人民医院肿瘤放疗科副主任兼肿瘤放疗科一区、二区主任蓝玉宏介绍，布局于惠州的新一代医用重离子加速器装置终端束线短、占地面积少、治疗室数量多、治疗效率高，将为传统光子放疗无效的患者带来突破性希望，有效攻克传统放疗耐药、敏感度低的难治性肿瘤。权威临床数据显示，重离子治疗恶性肿瘤局部控制率高，可提高部分难治性肿瘤患者5年生存率。同时，治疗周期也将大幅压缩，极大减少患者就医时间成本与身心负担。

    中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成介绍，与第一代产品相比，新一代普惠型医用重离子加速器由原来的卧式平铺结构创新升级为纵向立式结构，束流强度更高，运行速率更快，可以大幅减小装置占地面积和规模，降低设备造价，成倍增加终端治疗室数量，有效提升治疗效率。同时，还可以降低对电网的冲击和运行功耗，实现绿色环保运行，降低运营成本。

    据了解，此次签约是惠州构建“重离子治疗+两山一湾康养”服务圈的首个项目。以此为起点，惠州市中心人民医院将持续拓展康养布局，并牵头搭建惠州市肿瘤康养智慧服务平台、组建重离子康养协作联盟，贯通“精准治疗—术后康复—长效康养”全链条服务。

    推进航天与核能等多领域应用

    如果进一步打开视野，会发现强流重离子加速器在航天、核能等领域都将产生重要影响。

    杨建成介绍，加速器既可以满足国家的重大战略需求，也可以支撑有关国计民生的高端装备，比如航空航天、治癌、核能利用等。

    据了解，随着我国航天科技和核能开发的快速发展，迫切需要利用重离子束解决与粒子辐射相关的关键技术难题。HIAF可用于航天器与核电材料的抗辐射性能测试与改良，支撑材料科学、空天探测及先进核能等领域研究。

    另外，在医学上，HIAF将推动重离子治癌与新型医用同位素药物的研发，推动高端医疗技术发展。在农业和食品领域，重离子辐照技术可应用于作物育种、食品保鲜等。HIAF还将为高能量密度物理研究创造条件，为惯性约束聚变等新型能源探索提供支撑。

    胡正国介绍，以高端核医疗产业为例，中国科学院近代物理研究所将落实国家核医疗产业规划部署、广东省行动方案以及市的具体安排，以医用重离子治疗装置和阿尔法同位素为重点，实现内辐照与外辐照“双轮驱动”，引进大型药企联合开展放射性诊疗药物研发，努力攻克肿瘤治疗难题，打造广东高端核医疗产业基地。