《非誠(chéng)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(jié)局可能重寫。

　　“對(duì)肺癌、肝癌乃至醫(yī)學(xué)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。”中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所（簡(jiǎn)稱中科院近物所）所長(zhǎng)肖國(guó)青說，10年間，蘭州重離子加速器對(duì)213例腫瘤患者進(jìn)行臨床試驗(yàn)研究，使我國(guó)成為繼美國(guó)、德國(guó)和日本之后世界上第四個(gè)掌握重離子治癌技術(shù)的國(guó)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(xué)攻關(guān)，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(yīng)用可謂“頂天立地”。

　　　三代大科學(xué)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(xué)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(chǔ)存環(huán)主環(huán)和實(shí)驗(yàn)環(huán)、放射性束流線共同組成了綿延的龍身，各種實(shí)驗(yàn)終端應(yīng)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?yàn)榈靥幬鞅备沟乇容^安全，也為了給氫彈研制提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。” 中科院近物所成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)處項(xiàng)目主管梁偉說，在周恩來總理“應(yīng)在蘭州設(shè)一原子核科學(xué)研究點(diǎn)”的指示下，1957年，中科院近物所創(chuàng)始人楊澄中帶領(lǐng)首批科研人員從北京中關(guān)村西遷蘭州，擔(dān)負(fù)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(guó)的156個(gè)重大項(xiàng)目之一，肖國(guó)青說，1.5米經(jīng)典回旋加速器建設(shè)經(jīng)歷了三年自然災(zāi)害以及前蘇聯(lián)政府毀合同、撤專家的困境。沒有計(jì)算機(jī)，就用手畫圖紙；沒有經(jīng)驗(yàn)，就一遍遍做試驗(yàn)。正是老一輩科學(xué)家的自力更生、傾力合作，回旋加速器才于1964年正式運(yùn)行。

　　“1.7米的回旋加速器是在‘一五’基礎(chǔ)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(gè)階段的建設(shè)成果，都依據(jù)國(guó)家重大需求而定。

　　1988年，中科院近物所建成了我國(guó)第一臺(tái)大型重離子研究裝置——蘭州重離子加速器，主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到或超越設(shè)計(jì)指標(biāo)，躋身上世紀(jì)80年代同類加速器的國(guó)際先進(jìn)水平，并于1992年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

　　科研總是追著時(shí)代的腳步往前奔。進(jìn)入“九五”，蘭州重離子加速器迎來新任務(wù)：為滿足我國(guó)深入開展重離子物理研究的需要，擴(kuò)建多用途重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)?！白灾髟O(shè)計(jì)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(chǔ)存環(huán)，與德國(guó)的重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)同屬世界級(jí)的大型核物理實(shí)驗(yàn)裝置。”肖國(guó)青說。

　　半個(gè)世紀(jì)以來我國(guó)三代大科學(xué)裝置研究成果，讓這一巨龍?jiān)趪?guó)際科學(xué)界聲名鵲起。

　　重離子加速器很“全能” 

　　“我們習(xí)慣叫蘭州重離子加速器，其實(shí)，它是國(guó)際上為數(shù)不多的幾臺(tái)全離子加速器?！毙?guó)青說，其加速的離子涵蓋了元素周期表中的92種元素，實(shí)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(shù)語(yǔ)，記者在1∶50的重離子加速器模型前有了初步認(rèn)識(shí)：它就像一列車廂顏色各異的火車，盤踞在復(fù)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(jìn)重離子加速器實(shí)驗(yàn)大樓地下，記者對(duì)巨龍的龍身——加速系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)有了直觀了解。在設(shè)備和管道間穿行，一個(gè)個(gè)碩大的黃色、藍(lán)色巨塊被管道所連接，周圍是各種線圈和監(jiān)測(cè)設(shè)備。

　　眼前重達(dá)30噸的藍(lán)色巨塊是二級(jí)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(yùn)動(dòng)方向，比如偏轉(zhuǎn)22.5度，讓16臺(tái)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(biāo)。

　　重離子經(jīng)過加速后產(chǎn)生的能量有多少？“如果重離子達(dá)到每核子400兆電子伏特，就可以達(dá)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(dá)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(chǔ)存環(huán)，我國(guó)重離子運(yùn)行的速度從最初的1％光速加速至約90％的光速，躋身國(guó)際先進(jìn)行列。”肖國(guó)青以重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)為例說，它能讓上億個(gè)重離子同步運(yùn)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(shù)、高頻技術(shù)、超高真空技術(shù)等方面收獲頗豐。

　　值得關(guān)注的是，重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)在高精度測(cè)量短壽命核素領(lǐng)域取得重大突破，在世界上率先達(dá)到10-7量級(jí)的相對(duì)測(cè)量精度，使我國(guó)重離子加速器技術(shù)水平及重離子物理實(shí)驗(yàn)研究能力闖入世界前列。

　　“10-7量級(jí)的精度，相當(dāng)于在一架空客A380上可分辨出一個(gè)U盤的質(zhì)量。”肖國(guó)青說，“接下來的目標(biāo)，是讓重離子運(yùn)行得更穩(wěn)定?！?/p>

　　原子核數(shù)據(jù)中國(guó)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(xué)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(jìn)一步豐富和深化人類對(duì)原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)與之相關(guān)的核物理和核天體物理的發(fā)展。

　　核理論家們預(yù)言核素約有8000多個(gè)，目前自然界存在的穩(wěn)定的原子核只有280多種，科學(xué)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(jié)構(gòu)，就必須砸開核桃才能知曉，這也是進(jìn)行原子核試驗(yàn)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(gè)如同‘打靶’一樣的過程，就被稱為‘核反應(yīng)’”。肖國(guó)青說,利用重離子加速器取得一系列基礎(chǔ)科學(xué)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(cè)量21種短壽命原子核質(zhì)量。

　　由于在合成新核素領(lǐng)域中取得重大進(jìn)展，國(guó)際原子核的質(zhì)量評(píng)估發(fā)布權(quán)從法國(guó)核譜質(zhì)譜中心轉(zhuǎn)移至蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。2013年起，國(guó)際原子質(zhì)量評(píng)估工作由中科院近物所承擔(dān)，終結(jié)了國(guó)際原子質(zhì)量評(píng)估工作多年來為法國(guó)核譜質(zhì)譜中心“壟斷”的歷史。

　　“穿甲彈”治癌分“敵我” 

　　如今，國(guó)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(fèi)用運(yùn)行和維護(hù)更新。也就是說，重離子加速器每開機(jī)1小時(shí)，就要花2萬(wàn)多元。

　　這一耗時(shí)長(zhǎng)、投入大的大科學(xué)裝置，對(duì)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(yīng)是治療癌癥。對(duì)肺癌、肝癌乃至醫(yī)學(xué)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(guó)青直起了身子，“我們有深層和淺層治療兩個(gè)臨床治療試驗(yàn)研究終端，與醫(yī)院合作利用重離子進(jìn)行了臨床治療試驗(yàn)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(gè)病例，對(duì)癌癥患者皮下深度約為1.5厘米的腫瘤進(jìn)行試驗(yàn)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(dāng)前醫(yī)院里的X射線和γ射線相比，對(duì)人體副作用小，患者的生存質(zhì)量也更高?！毙?guó)青解釋說，重離子只需用1/3的X射線照射時(shí)間就可殺死癌細(xì)胞。通過對(duì)患者進(jìn)行CT、核磁共振等定位，再制訂周密的治療計(jì)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(yuǎn)低于放化療的一個(gè)多月。

　　重離子治癌的最大優(yōu)勢(shì)來源于倒轉(zhuǎn)的深度劑量分布。常規(guī)射線會(huì)隨著深度增加呈現(xiàn)指數(shù)衰減的形式，而重離子束進(jìn)入身體后能量損失小，僅在最終停下的位置才會(huì)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(huì)遞減，到達(dá)病灶時(shí)劑量已降低，且在殺死、殺傷癌細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)誤傷正常細(xì)胞?！笨吹接浾哂行┎唤?，梁偉又拿出電腦及時(shí)科普，“重離子束抵達(dá)病灶前能量一直處于低谷，聚集的能量在射程的末端，抵達(dá)病灶時(shí)，分清‘?dāng)澄摇摹┘讖棥瘯?huì)精準(zhǔn)地痛擊腫瘤，而且對(duì)周圍正常組織和敏感器官的副作用小得多。”

　　當(dāng)前，我國(guó)每年新發(fā)癌癥病例約320萬(wàn)，因癌癥死亡約250萬(wàn)。重離子加速器每年可運(yùn)行230天，約為5500個(gè)小時(shí),每臺(tái)每年可治療1000至2000多個(gè)病人。面對(duì)龐大基數(shù)的新發(fā)癌癥患者，肖國(guó)青認(rèn)為“再增加100臺(tái)也不夠用?！?/p>

　　“蘭州重離子治癌設(shè)備，在造價(jià)上與國(guó)外相比優(yōu)勢(shì)明顯。德國(guó)產(chǎn)的重離子治癌設(shè)備報(bào)價(jià)在15億元左右，而中國(guó)造的設(shè)備只需約6億元。”肖國(guó)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(zhēng)取年內(nèi)投入運(yùn)行，預(yù)計(jì)一位患者治療費(fèi)用在20萬(wàn)元以內(nèi)。

　　　讓“綠草變紅花” 

　　除去重離子治療腫瘤的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，蘭州重離子加速器還建成了單粒子效應(yīng)地面模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為衛(wèi)星和飛船上的航天半導(dǎo)體器件抗輻射性能及其加固提供了關(guān)鍵的測(cè)試平臺(tái)，為航天器的安全運(yùn)行提供重要的技術(shù)保證；通過重離子輻照技術(shù)，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(shù)培育出春小麥、甜高粱、當(dāng)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室在生物領(lǐng)域的研究，卻讓其從夢(mèng)想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

　　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(duì)白花紫露草進(jìn)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(shí)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(huì)變?yōu)榉奂t色等特點(diǎn)，粉色斑點(diǎn)顏色的深淺與面積大小，還會(huì)隨溫度發(fā)生變化。”肖國(guó)青說，其性狀穩(wěn)定、觀賞價(jià)值也明顯提高，經(jīng)科技成果鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　花卉在經(jīng)受重離子輻照誘變時(shí)會(huì)為生活添彩，對(duì)農(nóng)作物的安全性會(huì)產(chǎn)生影響嗎？肖國(guó)青坦言，輻射誘變育種不引入外來基因，當(dāng)輻照劑量處于安全范疇時(shí)，不會(huì)引起毒理學(xué)的危害，公眾無(wú)需擔(dān)憂。

　　“我們和張掖市農(nóng)科院合作選育出9個(gè)春小麥穩(wěn)定突變新品系及‘隴輻2號(hào)’小麥新品種，已成為河西走廊的主栽品種，取得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益近8億元?！毙?guó)青稱，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(duì)玉米、馬鈴薯、新疆棉花等作物的輻照，獲得相應(yīng)的有益突變株系，目前正在選育新品系?！　?/p>

　　（原載于《科技日?qǐng)?bào)》 2015-04-20 01版）