一台大科学装置,何以成为破解电池安全、高铁车轮寿命难题的钥匙,又如何“跨界”走进医院,为癌症患者打开一扇希望之窗?
近日,中央广播电视总台CCTV-4人物纪实节目《时代追梦人》第九期正式播出。摄制组走进位于东莞松山湖科学城的中国散裂中子源,记录下中国科学院院士、粒子物理学家陈和生深耕高能物理领域、推动大科学装置自主创新、不懈追梦的历程,听他讲述中国散裂中子源从无到有、大科学装置从“大国重器”走进百姓生活的追梦故事。
雨后的松山湖风景优美,空气清新。镜头前,80岁的陈和生步伐稳健。如今他已退休,主要为年轻科研人员提供参谋与协调支持,但谈起中国散裂中子源,他的眼中依然闪烁着光芒。
从零起步:二十年铸就“大国重器”
访谈中,摄制组走进散裂中子源靶站大厅,这里正是中子产生的核心区域。加速器将质子加速后打向金属钨靶,如同“子弹打西瓜”一般,撞击产生大量中子,再引出用于各类实验。中子不带电、穿透能力极强,可以穿透普通手段无法观测的物体,成为探测物质微观结构的利器。
“如果咱们中国没有自己的散裂中子源,对科技发展会带来什么样的影响?”面对这个问题,陈和生的回答掷地有声:“大量国家发展当中的瓶颈问题,需要用中子散射来解决。很多研究是不能够拿到国外去的。”
早在1999年,时任中国科学院高能物理所所长的陈和生受中国科学院委托,编写中国高能物理和先进加速器发展战略。彼时,他就敏锐地提出,中国的加速器不能仅仅服务于高能物理,还要为材料科学、化学、生命科学、资源环境等多领域提供研究平台。航空发动机叶片寿命检测、万米载人深潜器的材料性能检测、高铁车轮安全使用标准的制定——这些国家重大需求,都需要中子散射来提供解决方案。
彼时,国际上已有三台散裂中子源,分别位于英国、美国、日本。中国要建的是中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源。
在参观英国散裂中子源期间,英国散裂中子源的所长曾提醒陈和生:“世界上这些散裂中子源开始打靶以后,都是十天半个月不知道束流跑哪去了,你们要有思想准备。”面对这番好意的提醒,陈和生内心并非没有波澜,但他和团队凭着一流的设计、高质量的设备加工和严格的安装调试,在首次打靶时就得到了完全符合理论预期的束流。对于一支从未做过强流质子加速器的年轻队伍而言,这殊为不易。
2017年8月28日,中国散裂中子源首次打靶成功,获得中子束流。打靶成功当晚,加速器团队的几位年轻人外出吃饭庆祝,恰巧电视上正在播出《新闻联播》关于首次打靶成功的报道。隔壁桌的陌生人认出了他们,悄悄为他们结了账,餐厅老板还对他们说:“国家需要你们这种人才”。这个温暖的故事,成为陈和生和团队心中老百姓对科研工作者期待与肯定的最好注脚。
从1999年提出设想到2018年正式投入使用,历时近20年。在吸收国际经验的基础上,陈和生带领团队大胆创新设计:一期工程实现90%以上国产化,造价仅为国外同性能装置的三分之一;二期工程预计国产化率将达到98%以上,关键核心技术实现自主可控,从源头上避免被“卡脖子”。
从实验室到病床:
硼中子俘获治疗点亮生命之光
访谈中最令人振奋的,是散裂中子源在癌症治疗领域取得的突破。依托散裂中子源技术研发的硼中子俘获治疗(BNCT),Ⅰ期临床试验已取得阶段性成果。首例头颈部鼻咽癌患者于2025年8月接受治疗,2026年4月复查显示肿瘤影像学完全消失,患者已回归正常的工作和生活。截止2026年4月,Ⅰ期临床试验已治疗18例患者。Ⅱ期临床试验即将开展,预计2027年完成临床试验并投入应用。
陈和生详细解释了治疗原理:硼药精准吸附在癌细胞上,中子照射后即可杀死癌细胞,而正常组织几乎不吸附硼药,实现了细胞级的精准治疗。相比质子放疗和重离子放疗需要治疗十几次到二十几次,硼中子俘获治疗仅需一次,且造价更低。
这项技术起源于上世纪60年代,早期依赖反应堆,无法放置在医院。直到本世纪初加速器技术发展后,可医院部署的BNCT装置才成为可能。我国实现了完全自主知识产权,设备造价和患者治疗费用大幅降低。
谈及为何坚持自主研发,陈和生的语气中带着一份深沉的责任感。他坦言,过去PET(正电子发射断层显像)设备市场被国外企业垄断,价格高昂。“我在高能所做了13年多的所长,遗憾的事情就是对核医疗、核医学成像,我们过去贡献得不够。”这一次,他希望打破垄断,推动普惠医疗。“能够把老百姓家里老人的癌症治好,这是老百姓最关心的。我们能够在这个领域应用,我觉得是非常好的一件事情。”陈和生说。
“中国的科学技术要靠我们自己发展起来”
出生于中医家庭的陈和生,中学时代读到爱因斯坦的《物理学的进化》,从此对物理学产生了浓厚兴趣,并逐步意识到物理对国家发展的重要性。1979年4月,他被派往德国汉堡丁肇中实验室工作。丁肇中“基础科学研究只有第一,没有第二”的科学精神深深地影响了他。1984年陈和生回国,到中国科学院高能物理研究所做博士后,成为中国的第一位博士后。
“三十八岁回国时,有人劝我,国内不具备工作条件。我说,条件要靠自己去创造。”陈和生说,“中国的科学技术归根结底要靠中国人在自己的土地上发展起来。我们的梦想是中国的科学技术强大,现在的目标就是高水平科技自立自强。令我感到欣慰的是,我为这个目标贡献了自己的一份力量。”
如今,中国散裂中子源一期工程实现90%以上国产化,造价仅为国外同性能装置的三分之一;二期工程已于2024年开工建设,预计2029年完工。届时,打靶束流功率将提升5倍,新增9台中子谱仪和国内首台缪子实验终端以及高能质子实验终端。
谈及团队传承,陈和生欣慰地说,一批北京老同志二十年前来到东莞打下基础,现在年轻一代已经成长起来,“二期建设就是他们担当了”。他寄语年轻人:“国家为年轻人提供了难得的机遇,希望他们抓住这个机遇,为高水平科技自立自强贡献自己的一份力量。”
从1999年的设想到2017年的首次打靶成功,从“大国重器”的自主建造到癌症治疗的临床突破,陈和生用数十年的坚守诠释了“时代追梦人”的深刻内涵。科技向前的每一步,都在让人们的生活变得更美好——这正是中国散裂中子源从“国之重器”走近百姓生活的最生动注脚。
央视《时代追梦人》对话陈和生:“大国重器”何以走进百姓生活?
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