公元前5世紀(jì)前后，古希臘哲學(xué)家德謨克利特等人最先提出世界上千千萬(wàn)萬(wàn)種物質(zhì)是由最微小、堅(jiān)不可入且不可再分的微粒所構(gòu)成，這種微粒即是原子。19世紀(jì)初，英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家，近代化學(xué)之父道爾頓提出原子學(xué)說(shuō)。原子學(xué)說(shuō)創(chuàng)立以后，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人們都認(rèn)為原子就像一個(gè)小得不能再小的玻璃實(shí)心球，里面再也沒(méi)有什么東西了。道爾頓的原子學(xué)說(shuō)的提出開創(chuàng)了化學(xué)的新時(shí)代，解釋了很多物理、化學(xué)現(xiàn)象。 

　　探索永不止步。在探索微觀世界的進(jìn)程中，人們首先發(fā)現(xiàn)了電子，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成。隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，借助各種先進(jìn)的科學(xué)儀器和重大裝置，人們不斷挖掘著微觀世界的秘密，并利用它們?yōu)槿祟惙?wù)。重離子加速器就是這樣一個(gè)探索微觀世界的重大科學(xué)裝置。  

　　重離子加速器是指用來(lái)加速比α粒子重的離子加速器，有時(shí)也可用來(lái)加速質(zhì)子。重離子加速器利用一定形態(tài)的電磁場(chǎng)將重離子加速，形成速度高達(dá)幾千、幾萬(wàn)乃至接近三十萬(wàn)千米每秒(真空中的光速)的高能量的重離子束，用以轟擊原子核、原子、分子、固體晶格乃至生物細(xì)胞，從而達(dá)到不同的科學(xué)目標(biāo)。  

　　重離子加速器不僅是科學(xué)家變革原子核和“基本粒子”，認(rèn)識(shí)物質(zhì)深層結(jié)構(gòu)的重要工具，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)等各個(gè)方面也都有重要而廣泛的應(yīng)用。  

　　重離子加速器一個(gè)重要的應(yīng)用是為治療癌癥等疾病打開了一扇新的窗戶。常規(guī)放療射線進(jìn)入人體后，由于劑量主要損失在淺表部位，人體表層的正常組織會(huì)受到傷害。重離子射線則能把劑量集中在癌細(xì)胞。這種治療方式對(duì)表層細(xì)胞損傷很小，沒(méi)有副作用，病人沒(méi)有疼痛感，治愈率也比較高。當(dāng)然，醫(yī)用的重離子加速器裝置和科研的加速器裝置是有區(qū)別的，除了考慮可靠性、安全性之外，還得考慮它的造價(jià)、成本，以及可推廣性。  

　　重離子加速器不僅可以治療癌癥，還可以誘變育種。重離子誘變育種就是利用重離子束，將種子的DNA損傷，引起種子的基因突變和表型變異，然后從中篩選出科學(xué)家希望得到的突變體，來(lái)培育新的品種。  

　　我國(guó)粒子加速器的研制工作從20世紀(jì)80年代起有了巨大發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、加速粒子種類最多、能量最高的是蘭州重離子加速器。蘭州重離子加速器是中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造的我國(guó)第一臺(tái)大型重離子加速器系統(tǒng)。1988年12月，蘭州重離子加速器建成出束，從而向世界宣告：中國(guó)建成了繼法國(guó)(1982年出束)、日本(1986年出束)之后第三臺(tái)大型重離子回旋加速器，從此跨入世界加速器研制與應(yīng)用的先進(jìn)行列。這一成就，是中國(guó)也是世界加速器技術(shù)發(fā)展中的重要里程碑。  

　　1991年，蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成立，并向國(guó)內(nèi)外開放。它的勝利建成，為我國(guó)開辟了中能重離子物理基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的新領(lǐng)域，標(biāo)志著我國(guó)回旋加速器技術(shù)水平進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)水平，也是激勵(lì)廣大青少年學(xué)科學(xué)、愛(ài)科學(xué)的生動(dòng)課堂。  

　　2015年，中國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的醫(yī)用重離子加速器成功出束。這意味著腫瘤患者的重離子放射治療將不再依賴國(guó)外技術(shù)設(shè)備。2016年，設(shè)備成功完成全部調(diào)試，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)高性能匹配和穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵束流指標(biāo)達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。  

　　這臺(tái)醫(yī)用重離子加速器位于甘肅省武威市，2012年5月開始研制。設(shè)備可用于腫瘤患者的重離子放射治療，尤其是疑難、不宜手術(shù)、使用其他治療手段易復(fù)發(fā)的腫瘤類型。中科院近物所相關(guān)研究人員表示，這臺(tái)重離子加速器是該所近60年科研經(jīng)驗(yàn)積累傳承的成果。今年4月，歷時(shí)兩年半，通過(guò)1300多項(xiàng)檢測(cè)，醫(yī)用重離子加速器完成全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)離子治癌裝置檢測(cè)，已開始臨床試驗(yàn)治療。裝置檢測(cè)首次為我國(guó)同類醫(yī)療器械檢測(cè)確立了標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了世界最大醫(yī)療器械的國(guó)產(chǎn)化。  

　　今年初，中科院與我省簽署協(xié)議，決定共同建設(shè)中科院西安科學(xué)園。根據(jù)規(guī)劃，科學(xué)園將建設(shè)科研機(jī)構(gòu)聚集區(qū)、科學(xué)裝置聚集區(qū)、創(chuàng)新平臺(tái)聚集區(qū)、絲路科技合作區(qū)、科教融合聚集區(qū)等。其中，科學(xué)裝置聚集區(qū)將以大科學(xué)裝置建設(shè)為目標(biāo)，培育建設(shè)一批高效率開放共享、高水平國(guó)際合作、高質(zhì)量創(chuàng)新服務(wù)的重大科技創(chuàng)新平臺(tái)。這些大科學(xué)裝置包括：高精度地基授時(shí)系統(tǒng)、加速器質(zhì)譜中心集群、西安阿秒光源、醫(yī)用重離子加速器裝置、西部質(zhì)子（醫(yī)療）中心等。  

　　目前，醫(yī)用重離子加速器產(chǎn)業(yè)化正在加速發(fā)展，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟已經(jīng)成立，200多家相關(guān)企業(yè)加入聯(lián)盟。相信隨著醫(yī)用重離子加速器裝置落地西安，醫(yī)用重離子加速器產(chǎn)業(yè)化將不斷推進(jìn)，更多患者將享受到科技發(fā)展的福祉。 

　　鏈接  

　　大科學(xué)裝置:大科學(xué)裝置是指通過(guò)較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來(lái)完成，建成后通過(guò)長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施。大科學(xué)裝置是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)諸多領(lǐng)域取得突破的必要條件，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)主要表現(xiàn)在對(duì)諸多前沿研究領(lǐng)域的突破能力。20世紀(jì)中葉以來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)了一個(gè)新的態(tài)勢(shì)，即許多科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展到這樣一種地步，它們的進(jìn)一步發(fā)展和研究前沿的突破，都離不開大科學(xué)裝置。根據(jù)對(duì)100多年來(lái)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的成果統(tǒng)計(jì)，1950年以前，只有一項(xiàng)來(lái)自大科學(xué)裝置；1970年以后，就有40%是來(lái)自于大科學(xué)裝置，例如大的天文望遠(yuǎn)鏡，或者科學(xué)衛(wèi)星、加速器；到1990年以后，這個(gè)比例高達(dá)48%。因此，世界各國(guó)都不惜以巨大的投入建立大科學(xué)裝置。