鑫报讯  重离子能治疗癌症，但具体是怎样来进行的？有着什么样的治疗原理？居住在经常受到沙尘暴“袭击”的兰州，怎样来防治沙漠化、减少沙尘暴？5月19日至20日，“中国科学院第八届公众科学日”活动在中科院寒旱所、近物所全面展开。近3000名大中专及小学生和社会各界，走进了兰州重离子加速器国家实验室、冻土工程国家重点实验室、冰冻圈科学国家重点实验室、沙漠与沙漠化重点实验室4个国家重点实验室，在科研人员的引领下，走进了神奇的科技世界，零距离“触摸”平时难得一见的国内乃至国际高端的实验室，了解了各种精密仪器的工作原理，以及重大科研装备和科研成果，聆听专家解读高科技的迷人魅力。有趣的科普报告、炫目的高新技术和难得一见的高科技成果，令前来参观的众多学子和市民们大开眼界。



 

　　在兰州重离子加速器国家实验室，当来自兰州大学、西北师大等学校以及社会各界的群众，第一次零距离地接触到早已闻名已久的、作为甘肃科技发展重要名片的“重离子加速器”时，对这来之不易的机会都显得十分珍惜。同学们三五成群，聚在精密仪器边讨论和赞叹着。不时还有同学掏出手机和相机，记录着自己和这台尖端科技设备的“一面之缘”。当近物所的专家们介绍了有关重离子加速器的用途，可以进行各种科学研究，合成新的核素，还可以检验高强度的材料，如神舟载人飞船上的有关材料，以及还可以检验高强度的材料，以及重离子加速器分离出的重离子束流，不仅可以用来治癌，还可以用于培育花卉和农作物的新品种等用途时，前来参观的学生和市民都无不惊叹。西北师大物理与电子工程学院的李忠文老师说，这次他们学院一共来了100多名同学。对于这些物电专业的学子们来说，在平常，很难有这样与全国闻名的高科技设备‘零距离’接触的机会。因此，同学们都显得十分珍惜。

　　在参观结束后，很多学生和市民依然是意犹未尽，表示希望以后还能有机会参观研究所。





　　不仅能治癌，还能让绿草变红花
 

　　在兰州，只要提起“重离子加速器”几乎是无人不知，无人不晓。但“重离子加速器”究竟是什么？它又是一个怎么样的装置呢？它是怎样运作的？它能起到什么作用呢？在中科院近物所举办的“第八届公众科学日”中，本报记者也有幸走进中科院近物所兰州重离子加速器国家实验室，一睹这个仰慕已久、平时难得一见的甘肃科技“名片”，经过深入采访了解，为读者揭开“重离子加速器”的神秘面纱。

　　原本的白花紫露草与重离子诱变育种后培育出的新品种之间的对比

　　与重离子加速器亲密接触：

　　每开机1小时，就要花2万多元

　　兰州重离子加速器国家实验室不仅是甘肃一张响当当的科技名片，也是全国乃至世界都为之惊叹的高科技。建于1988年的兰州重离子加速器，是我国第一台大型重离子研究装置。1991年8月，原国家计委批准成立兰州重离子加速器国家实验室。2007年12月，作为重离子加速器的续建项目，兰州重离子加速器冷却储存环并正式投入运行。

　　5月19日，当记者走进兰州重离子加速器实验大楼，外墙上一幅五顔六色的核素图立即吸引了记者的眼球，而对于这项全国闻名的“大科学装置”，也产生了愈加强烈的好奇心。随着近物所负责讲解的专家李振中研究员的带领，记者和其他参观人员正式踏上了走进重离子加速器的神秘之旅。

　　来到地下，记者见到一个个巨大的黄色、蓝色的箱子被管道一一串联起来，而在这些“大家伙”的身上和旁边则摆放和连接着各种线圈和精密的监测设备。虽然这些黄色、蓝色的箱子和管道看起来并不起眼，但作用甚大。据李振中研究员介绍，其中，被称为二级磁铁的蓝色箱子，一个就达30吨重，而且它可以让在其中直线快速穿行的离子“拐弯”，离子通过偏转磁铁改变运动方向，比如偏转22.5度，那么，16台这种磁铁沿同一方向偏转，就可以使这些离子偏转360度，即可以回过头来第二次、第三次……不断轰击目标。

　　而正是这一个个高科技设备和精密仪表组成了重离子加速器这台中国最大的重离子研究装置。而参观者们在近物所专家的带领下在设备和管道间穿行，有时甚至还要弯腰通过。

　　可别小看这些“大家伙”，据近物所的专家们介绍，兰州重离子加速器的建成，为我国重离子物理基础研究和应用研究提供实验条件，标志着我国进入了国际重离子物理研究的先进行列。同时，兰州重离子加速器国家实验室的运行费用也是一笔非常大的数字。中科院近物所科技处处长胡正国说：“从重离子加速器开始建设至今，国家累积投资超过了10亿元。目前，重离子加速器每年还需要1.1亿元左右的费用运行和维护更新。形象的说，就是重离子加速器每开机1小时，就要花2万多元。”

　　原子核数据中国说了算

　　重离子加速器合成新核素

　　从二十世纪40年代开始，人类进入了原子能时代。在某种意义上说，原子核物理研究水平的高低，标志着一个国家的尖端科研水平。而目前，重离子物理的一个前沿领域是超重新元素的合成和研究，这是具有原始创新意义的重大基础性研究课题。核素就是原子核。根据全世界在原子核质量数据测量的现状显示：核理论家们预言的核素约7500个，而目前自然界存在的稳定的原子核只有280多种，科学家们利用加速器人工合成了2200多种不稳定的放射性核素。而在原子核物理研究中，几乎所有的研究和应用都与原子质量密切相关，对其进行高质量的评估非常重要。

　　而重离子加速器的一个重要环节就是采用融合裂变反应来合成新核素。要知道核桃的内部结构，就必须用锤子敲开核桃，而这也正是进行粒子核试验的原理，用能量较高的粒子（即弹核）来轰击原子核（即靶核），使靶核变成另外一种原子核。而这个如同“打靶子”一样的过程，就被称为“核反应”。

　　近年来，近物所一共合成和鉴别了25种新核素并研究了其衰变性质，占百年来人工合成新核素总数的1％。

　　正是由于中科院近物所兰州重离子加速器国家实验室在合成新核素领域中所取得的成就，国际原子核的质量评估的发布权也从原先由法国核谱质谱中心逐步转向了兰州重离子加速器国家实验室。早在2008年底，中科院近物所与法国核谱质谱中心举行了国际原子质量评估工作移交签字仪式。经过几年的工作移交后，从2013年起，国际原子质量评估工作将由中科院近物所承担，从而结束国际原子质量评估工作多年来一直由法国核谱质谱中心“垄断”的历史。

　　重离子治癌

　　射向恶性肿瘤的穿甲弹

　　绝大多数市民对“重离子加速器”的了解，基本上是从“重离子治癌”开始的。但重离子为什么能治癌，如何治疗癌症等等，却没有什么具体的了解。而记者跟随近物所专家们的脚步也第一次来到兰州重离子加速器深层肿瘤治疗室。记者看到，在干净明亮的房间中央，摆放着一张手术治疗用的床，而靠近控制室的圆形墙面正中有一方孔。在为肿瘤患者进行治疗时，首先会通过CT、核磁共振等定位，事先制订好周密的治疗计划，确定重离子束照射多深、剂量多大等。接下来，重离子束流就从这个孔中出来，照射躺在手术床上的患者的身体。

　　对于肿瘤患者来说，病变的部位往往位于人体的深处。因此，采用传统放射治疗恶性肿瘤，射线会在杀伤癌细胞的同时，对人体没有病变的其他部位造成较大的损伤。同时，尽管对放疗设备进行了非常严密的设计，但肿瘤周围的正常组织和器官仍会受到相当剂量的照射。为了避免肿瘤周围正常组织受到不必要的损伤，有时候，不得不把总剂量减低，以致肿瘤区得不到足够的照射剂量，因此极大地降低了肿瘤的治愈率。

　　中科院近物所李振中研究员告诉记者：“重离子治癌是相对于轻离子而言。轻粒子射线进入人体后，剂量主要损失在浅层，随着射程增大而逐渐减小，到达病灶时，剂量已经不足以治疗肿瘤。而重离子就像‘穿甲弹’，能量在射程的末端，就像一把剑，让剑锋瞄准肿瘤进行治疗。而且，重离子治癌对健康组织辐射损伤小、对肿瘤靶区杀伤力大、可准确定位和精确控制照射剂量，明显减少了对人体健康部位的损伤。重离子束可以根据肿瘤形状来进行扫描照射，精确度控制在1毫米。同时，如果患者的肿瘤较大，重离子束还可对其进行分层照射。”据悉，重离子束深层治癌依据病人病灶大小、深度、剂量大小，来确定治疗时间，一般10到12次，每次几分钟到十几分钟。截至目前，近物所已为76例深层肿瘤患者以及103例浅层肿瘤患者，进行了重离子治疗。已治疗的深部肿瘤病例有肺癌、肝癌、软组织肉瘤、脑瘤、鼻腔癌等。

　　据了解，兰州重离子治癌的技术也使我国成为继美国、日本、德国后第四个实现重离子治癌临床试验研究的国家。而且，兰州重离子治癌设备在造价上与国外相比有明显的优势。李振中研究员说：“德国产的重离子治癌设备报价在15.3亿元，而我们制造的设备只需了5.5亿元。”

　　重离子束育种技术

　　改良品种能让“绿草变红花”

　　让“绿草变红花”在人们的理解中或许是天方夜谭，是不可思议的事。但重离子加速器国家实验室在生物领域的研究，却将其变为现实。

　　据近物所专家介绍，由于重离子束对种子辐照后可以改变种子内基因形状，从而为科学家选育优良品种创造了条件。2011年8月，中科院近物所科研人员利用兰州重离子加速器提供的碳离子束，对白花紫露草进行了诱变育种，通过再三筛选，培育出了彩色叶子的新品种白花紫露草，其性状稳定、观赏价值也明显提高。通过近物所的重离子束育种技术，真正实现了“绿草变红花”。而这次成功的育种，是我国首次利用重离子贯穿处理技术选育出的性状稳定、观赏价值提高、开发前景广阔的花卉植物，达到了国际先进水平。

　　记者了解，白花紫露草是常绿草本植物，由于形状美观，适宜盆栽观赏，是人们家中书橱的良好装饰植物。而与原品种相比，经碳离子束辐射育种产生的“新品种”白花紫露草，具有茎杆紫色、叶片会变为粉红色等特点，同时，粉色斑点颜色的深浅与面积大小，还会随温度发生变化，可以弥补城市淡花季节色彩单调的缺憾，更符合花卉育种中求新求异的要求。

　　同时，中科院近物所和甘肃省定西市旱农科研推广中心等单位，依托兰州重离子加速器这台先进的大科学装置，开展通过辐照来改良当归品种的研究。经过多年的精心培育，科研人员们培育出了新品种“岷归3号”。而且，在重离子辐照育种研究中，获得了13个小麦新品系，旱地增产幅度超过20%。世界上首次运用重离子辐照诱变技术培育出的小麦新品种“陇辐2号”在甘肃已示范推广200多万亩，增产粮食近亿公斤，新增产值1.7亿多元。