《非誠勿擾2》中孫紅雷扮演的李香山，因腳上的“癌中之王”黑色素瘤選擇自殺。如果編劇知曉重離子治癌的功效，電影的結局可能重寫。

　　“對肺癌、肝癌乃至醫(yī)學界最頭疼的黑色素瘤，重離子治療的局部控制率在80％以上。今年內(nèi)，甘肅武威的重離子腫瘤治療中心將投入使用?！敝袊茖W院近代物理研究所（簡稱中科院近物所）所長肖國青說，10年間，蘭州重離子加速器對213例腫瘤患者進行臨床試驗研究，使我國成為繼美國、德國和日本之后世界上第四個掌握重離子治癌技術的國家。

　　如同蘭州的黃河和牛肉面，重離子加速器已成甘肅的名片。從新核素合成、核物理等前沿科學攻關，到治療癌癥、誘變育種等產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，重離子加速器的各種終端應用可謂“頂天立地”。

　　　三代大科學裝置讓“巨龍”騰飛 

　　身處鬧市之中，略顯陳舊的白色大建筑群散發(fā)出沉穩(wěn)而淡然的氣息，科學界聲名顯赫的重離子加速器便藏身其中。

　　如果將重離子加速器比作一條巨龍，電子回旋共振離子源是龍頭，1.7米扇聚焦回旋加速器、大型分離扇回旋加速器、新建的冷卻儲存環(huán)主環(huán)和實驗環(huán)、放射性束流線共同組成了綿延的龍身，各種實驗終端應用是靈活的龍尾。

　　這些大塊頭既有“智慧”也有故事。

　　“重離子加速器選址蘭州，不僅是因為地處西北腹地比較安全，也為了給氫彈研制提供實驗數(shù)據(jù)?！?中科院近物所成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)處項目主管梁偉說，在周恩來總理“應在蘭州設一原子核科學研究點”的指示下，1957年，中科院近物所創(chuàng)始人楊澄中帶領首批科研人員從北京中關村西遷蘭州，擔負起建造重離子加速器的重任。

　　作為“一五”期間前蘇聯(lián)援建我國的156個重大項目之一，肖國青說，1.5米經(jīng)典回旋加速器建設經(jīng)歷了三年自然災害以及前蘇聯(lián)政府毀合同、撤專家的困境。沒有計算機，就用手畫圖紙；沒有經(jīng)驗，就一遍遍做試驗。正是老一輩科學家的自力更生、傾力合作，回旋加速器才于1964年正式運行。

　　“1.7米的回旋加速器是在‘一五’基礎上建立，分離扇重離子加速器則是‘七五’的成果?！绷簜フf，蘭州重離子加速器每個階段的建設成果，都依據(jù)國家重大需求而定。

　　1988年，中科院近物所建成了我國第一臺大型重離子研究裝置——蘭州重離子加速器，主要技術參數(shù)達到或超越設計指標，躋身上世紀80年代同類加速器的國際先進水平，并于1992年獲國家科技進步獎一等獎。

　　科研總是追著時代的腳步往前奔。進入“九五”，蘭州重離子加速器迎來新任務：為滿足我國深入開展重離子物理研究的需要，擴建多用途重離子冷卻儲存環(huán)。“自主設計建造、規(guī)模最大、能量最高、可加速全離子，蜿蜒160多米的重離子加速器冷卻儲存環(huán)，與德國的重離子冷卻儲存環(huán)同屬世界級的大型核物理實驗裝置?！毙嗾f。

　　半個世紀以來我國三代大科學裝置研究成果，讓這一巨龍在國際科學界聲名鵲起。

　　重離子加速器很“全能” 

　　“我們習慣叫蘭州重離子加速器，其實，它是國際上為數(shù)不多的幾臺全離子加速器?！毙嗾f，其加速的離子涵蓋了元素周期表中的92種元素，實現(xiàn)了從原子質(zhì)量最輕的“氫”到最重的“鈾”的“全離子加速”，而且自然界不存在的、新合成的離子也能加速。

　　那么，重離子是怎么被加速的？帶著滿腦子的術語，記者在1∶50的重離子加速器模型前有了初步認識：它就像一列車廂顏色各異的火車，盤踞在復雜的回旋軌道上，重離子束就循著這樣的軌道，穿梭于密閉的“車廂”間，一次次被加速。

　　走進重離子加速器實驗大樓地下，記者對巨龍的龍身——加速系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)有了直觀了解。在設備和管道間穿行，一個個碩大的黃色、藍色巨塊被管道所連接，周圍是各種線圈和監(jiān)測設備。

　　眼前重達30噸的藍色巨塊是二級磁鐵，它的作用是讓直線快速穿行的離子“拐彎”。離子通過偏轉(zhuǎn)磁鐵而改變運動方向，比如偏轉(zhuǎn)22.5度，讓16臺這種磁鐵沿同一方向偏轉(zhuǎn)，就能使這些離子偏轉(zhuǎn)360度，這意味著可以回過頭來一而再、再而三的不斷轟擊目標。

　　重離子經(jīng)過加速后產(chǎn)生的能量有多少？“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，能治療人體深層的腫瘤?！绷簜ジ嬖V記者，而該加速器產(chǎn)生的重離子已達每核子1000兆電子伏特，穿透力在1米以上。

　　“從1.7米的回旋加速器到重離子冷卻儲存環(huán)，我國重離子運行的速度從最初的1％光速加速至約90％的光速，躋身國際先進行列?！毙嘁灾仉x子加速器冷卻儲存環(huán)為例說，它能讓上億個重離子同步運行，自主研制率逾90％，各種元器件八成是甘肅造，在電子冷卻技術、高頻技術、超高真空技術等方面收獲頗豐。

　　值得關注的是，重離子加速器冷卻儲存環(huán)在高精度測量短壽命核素領域取得重大突破，在世界上率先達到10-7量級的相對測量精度，使我國重離子加速器技術水平及重離子物理實驗研究能力闖入世界前列。

　　“10-7量級的精度，相當于在一架空客A380上可分辨出一個U盤的質(zhì)量。”肖國青說，“接下來的目標，是讓重離子運行得更穩(wěn)定。”

　　原子核數(shù)據(jù)中國說了算 

　　就在今年春節(jié)假期，蘭州重離子加速器完成了新核素合成和研究的一項實驗工作。至此，蘭州重離子研究裝置已合成鑒別20多種新核素，占百年來人工合成新核素總數(shù)的1％。

　　核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和中子的一種原子核。科學家把各種不同的原子核統(tǒng)稱為核素，新原子核的合成和研究，將進一步豐富和深化人類對原子核內(nèi)部結構和運動規(guī)律的認識，推動與之相關的核物理和核天體物理的發(fā)展。

　　核理論家們預言核素約有8000多個，目前自然界存在的穩(wěn)定的原子核只有280多種，科學家們利用加速器人工合成3000多種不穩(wěn)定的放射性核素。

　　要知道核桃的內(nèi)部結構，就必須砸開核桃才能知曉，這也是進行原子核試驗的原理?！坝媚芰枯^高的粒子（即彈核）來轟擊原子核（即靶核），使靶核變成另外一種原子核。而這個如同‘打靶’一樣的過程，就被稱為‘核反應’”。肖國青說,利用重離子加速器取得一系列基礎科學成果，比如合成研究20多種新核素并研究其衰變性質(zhì)，首次測量21種短壽命原子核質(zhì)量。

　　由于在合成新核素領域中取得重大進展，國際原子核的質(zhì)量評估發(fā)布權從法國核譜質(zhì)譜中心轉(zhuǎn)移至蘭州重離子加速器國家實驗室。2013年起，國際原子質(zhì)量評估工作由中科院近物所承擔，終結了國際原子質(zhì)量評估工作多年來為法國核譜質(zhì)譜中心“壟斷”的歷史。

　　“穿甲彈”治癌分“敵我” 

　　如今，國家累積投資重離子加速器逾10億元。重離子加速器每年還需1.1億元的費用運行和維護更新。也就是說，重離子加速器每開機1小時，就要花2萬多元。

　　這一耗時長、投入大的大科學裝置，對老百姓而言意義何在？

　　“一提起重離子加速器，蘭州人第一反應是治療癌癥。對肺癌、肝癌乃至醫(yī)學界最頭疼的黑色素瘤，重離子治療的局部控制率在80％以上?！闭f到成果落地，肖國青直起了身子，“我們有深層和淺層治療兩個臨床治療試驗研究終端，與醫(yī)院合作利用重離子進行了臨床治療試驗前期研究?！?/p>

　　2006年11月，中科院近物所的重離子治療裝置迎來首個病例，對癌癥患者皮下深度約為1.5厘米的腫瘤進行試驗治療，10天的療程后，腫瘤已縮小近一半。

　　“雖然重離子也是一種射線，但與當前醫(yī)院里的X射線和γ射線相比，對人體副作用小，患者的生存質(zhì)量也更高?！毙嘟忉屨f，重離子只需用1/3的X射線照射時間就可殺死癌細胞。通過對患者進行CT、核磁共振等定位，再制訂周密的治療計劃，重離子束深層治癌要治療10到12次，每次幾分鐘到十幾分鐘，遠低于放化療的一個多月。

　　重離子治癌的最大優(yōu)勢來源于倒轉(zhuǎn)的深度劑量分布。常規(guī)射線會隨著深度增加呈現(xiàn)指數(shù)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”。

　　“常規(guī)射線呈現(xiàn)拋物線狀，隨著射程增大能量會遞減，到達病灶時劑量已降低，且在殺死、殺傷癌細胞的同時，也會誤傷正常細胞?！笨吹接浾哂行┎唤猓簜ビ帜贸鲭娔X及時科普，“重離子束抵達病灶前能量一直處于低谷，聚集的能量在射程的末端，抵達病灶時，分清‘敵我’的‘穿甲彈’會精準地痛擊腫瘤，而且對周圍正常組織和敏感器官的副作用小得多?！?/p>

　　當前，我國每年新發(fā)癌癥病例約320萬，因癌癥死亡約250萬。重離子加速器每年可運行230天，約為5500個小時,每臺每年可治療1000至2000多個病人。面對龐大基數(shù)的新發(fā)癌癥患者，肖國青認為“再增加100臺也不夠用?！?/p>

　　“蘭州重離子治癌設備，在造價上與國外相比優(yōu)勢明顯。德國產(chǎn)的重離子治癌設備報價在15億元左右，而中國造的設備只需約6億元。”肖國青透露，甘肅武威的重離子腫瘤治療中心正在安裝調(diào)試，爭取年內(nèi)投入運行，預計一位患者治療費用在20萬元以內(nèi)。

　　　讓“綠草變紅花” 

　　除去重離子治療腫瘤的基礎研究和關鍵技術攻關，蘭州重離子加速器還建成了單粒子效應地面模擬實驗平臺，為衛(wèi)星和飛船上的航天半導體器件抗輻射性能及其加固提供了關鍵的測試平臺，為航天器的安全運行提供重要的技術保證；通過重離子輻照技術，還研制成功多種新型材料……

　　讓近物所人更為自豪的是，在廣袤的大西北，利用重離子誘變技術培育出春小麥、甜高粱、當歸、瓜果、花卉等作物的優(yōu)良新品種，以及微生物新菌種和新藥。

　　綠草變紅花，在人們印象中是童話般的美好。重離子加速器國家實驗室在生物領域的研究，卻讓其從夢想走進現(xiàn)實。

　　2011年8月，中科院近物所科研人員利用蘭州重離子加速器提供的碳離子束，對白花紫露草進行了誘變育種，再三篩選后培育出穩(wěn)定的白花紫露草色素突變體——“冬花夏葉”，從而實現(xiàn)了“綠草變紅花”。

　　“‘新品種’白花紫露草，具有莖桿紫色、葉片會變?yōu)榉奂t色等特點，粉色斑點顏色的深淺與面積大小，還會隨溫度發(fā)生變化?！毙嗾f，其性狀穩(wěn)定、觀賞價值也明顯提高，經(jīng)科技成果鑒定達到國際先進水平。

　　花卉在經(jīng)受重離子輻照誘變時會為生活添彩，對農(nóng)作物的安全性會產(chǎn)生影響嗎？肖國青坦言，輻射誘變育種不引入外來基因，當輻照劑量處于安全范疇時，不會引起毒理學的危害，公眾無需擔憂。

　　“我們和張掖市農(nóng)科院合作選育出9個春小麥穩(wěn)定突變新品系及‘隴輻2號’小麥新品種，已成為河西走廊的主栽品種，取得社會經(jīng)濟效益近8億元?！毙喾Q，培育的早熟甜高粱新品種，形成飼料、保健酒和酒精、糖和酵母的產(chǎn)業(yè)鏈。而對玉米、馬鈴薯、新疆棉花等作物的輻照，獲得相應的有益突變株系，目前正在選育新品系?！　?/p>

　　（原載于《科技日報》 2015-04-20 01版）