重离子加速器:奏响科学交响乐

来源: 中国科学报

发布日期: 2013-12-08 10:53:24

中科院兰州近代物理所的科学家们依托重离子加速器的大科学平台,在癌症治疗、核物理研究、新核素合成、太空芯片检测等领域取得了显著成果,展示了前沿科学与应用研究的“交响乐”。

在电影《非诚勿扰》中,孙红雷饰演的李香山得知自己患上不治之症黑色素瘤后,以自杀的方式结束了自己的生命。如果该片导演知晓重离子的疗效,这部电影的结局可能要重写。从癌症治疗,到核物理研究、新核素合成、太空芯片检测……中科院兰州近代物理所的科学家们依托重离子加速器的大科学平台,在西北大地上奏响一曲前沿科学与应用研究的“交响乐”。

近日,在兰州重离子加速器国家实验室(HIRFL),近物所所长肖国青指着一台像CT机一样的白色试验终端介绍。他解释说,如果重离子达到每核子400兆电子伏特,就可以达到30厘米的穿透力,可以治疗人体深层肿瘤。而该加速器产生的重离子已达到每核子1000兆电子伏特,穿透力在1米以上。当前,我国每年新发癌症病例约320万,因癌症死亡约250万。

重离子放射为采用常规放化疗和手术难以治愈的癌症患者打开了一扇新窗户。尽管重离子也是一种射线,但是与当前医院里的X射线和γ射线相比,对人体副作用会小得多。HIRFL医学物理研究室主任李强说。他解释说,重离子治癌的最大优势来源于倒转的深度剂量分布。常规射线会随着深度增加呈现指数衰减的形式,而重离子束进入身体后能量损失小,仅在最终停下的位置才会释放大部分能量,形成尖锐的剂量峰“布拉格峰”。

因此,在斩灭“癌魔”的同时,对周围正常组织和敏感器官的副作用小得多。重离子只需要X射线剂量的1/3就可杀死癌细胞。同时,重离子治疗一个疗程只需要几天,最多至12天,远远低于放化疗的一个多月。除了治疗癌症之外,HIRFL还有多个应用终端活跃在经济社会发展的最前沿。如重离子束诱变辐照育种,提高作物品质;检测航天芯片和设备,服务空间科学发展;进行原子核嬗变实验,解决核乏料的问题等。

要揽瓷器活儿,先有金刚钻儿。要发挥重离子的功用,就离不开它的“摇篮”——重离子加速器。如果把兰州重离子加速器比作一条巨龙,各种应用终端只是它的尾巴尖儿。加速器主要由离子源(SFC)、加速系统(SSC)、传输系统(SCR)、实验装置等四个部分组成,构成亚洲能量最高的重离子科学研究基地。在巨龙的“头部”——SFC大厅,肖国青介绍说。

这个集合了当今世界上的直线、回旋和环形所有三种加速器的“大家伙”集合了半个世纪以来我国三代大科学装置研究成果。更高、更快、更强、更精——八个字概括了其发展历程。作为重离子研究的“国家队”,近物所的科研人员依靠重离子加速器的平台在服务国家发展的同时,以优秀的前沿成果在国际物理舞台上展示着中国的风采。

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