“加速器”中国科学院院士王贻芳：高能物理不“高冷”，让我们的日常生活有了很大改变

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封面新闻记者 易弋力

在中国科学院高能物理研究所成立50周年之际，北京市科学技术协会创新服务中心与中国科学院文献情报中心、高能物理所，于9月5日联合举办《见微知著 中国高能物理深根繁枝50载》系列活动第二期：《高能物理不“高冷”》院士专家圆桌论坛。

中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳首先带来了主旨报告，跟大家分享了高能物理研究的内容以及和我们日常生活的关系。

“高能物理，有时候也称作粒子物理，研究的是物质最深层次的结构。”王贻芳表示，过去几百年，我们对物质结构的认识，经过了分子、原子、原子核、核子、夸克5个层次发展，使得我们对物质有了非常基本、非常深刻的认识，也给我们带来了丰硕的科学和技术成果，使得我们的日常生活在相当大程度上得到了改变，我们现在离不开化学、原子物理、物质材料、核物理，这些都是我们过去几百年物质结构研究的丰硕成果。

高能物理研究有一个基本方法“加速器”。王贻芳解释称，人类最早是用眼睛去观察物质世界，等到眼睛看不见的时候就用显微镜，显微镜是用光学的办法放大，使得我们对比较小的物质结构和物质深层次内容能够看得更清楚。

从物理角度来看，光学显微镜就是用光子去轰击你要看的那个靶材料。但可见光的波长相较于其他微观粒子更长，如果观察的靶材料比可见光的波长更短小，那么光学显微镜便失灵了。如果还想继续观察更小的物质或材料就需要用到电子显微镜。电子显微镜使用电子去轰击靶材料，可以看到更加微小的粒子。

不过电子显微镜也有极限，基本上在一个原子大小，如果想向更深层探索就要用到加速器。加速器会把电子加速到更高的能级，能级越高，波长就越短，能“看”到的目标就越小。通过加速器来研究物质深层结构是一个极其自然、有效的手段，我们一般可以加速电子，也可以加速质子，也发现了它的诸多应用方向，包括辐射改性，杀菌、结构成像等等。

据王贻芳介绍，加速器目前全球大约有35000台，其中一半在医院，比如用于放射性同位素生产、医疗检查、癌症治疗，还有大量的加速器用于消毒、改性、育种、安全检查、加速器驱动的核嬗变，用于核电站乏燃料处理。同时，也有大量的大科学装置，比如同步辐射，实际上就是一台X光机，从最早的X光机开始，现在在怀柔正在建设的第四代同步辐射光源，光的亮度跟过去相比提高了20个量级，可以看到我们通过加速器、通过这些新的手段，使得我们人类对自然界探索的能力有一个巨大的提升。加速器有很多应用，比如辐照加速器，用于食品保鲜，医疗器械消毒、电缆加工、材料改性，也可以用来杀菌，比如在敦煌可以用来杀灭壁画当中的霉菌。

同时，也有大量CT技术的应用，比如在化石上，CT实际上是一个计算机的断层扫描，通过静电加速器加速电子打靶产生X射线跟探测成像技术结合，和计算机技术结合，来看到物质的深层次结构。CT技术还有其他方面的应用，包括工业、核燃料检测、高效仪器、集成电路封装检测等等。CT技术还在医学上有大量应用，比如小动物结构，通过对X射线光子空间分布和能量的精度测量，也可以把CT成像从黑白变成彩色，具有特定的元素识别和物质鉴别的能力。同时，通过加速器也可以生产核素（正电子发射断层扫描技术），我们生产的PET用于全视野的动物和人体，同时可以做乳腺癌PET成像，我们乳腺PET设备已经获得了医疗许可证，也有国内首台小动物活体显示的显微CT。

通过加速器还可以产生束流，直接用来治癌，比如伽马射线、质子、重离子，通过加速器产生质子，质子产生中子，通过中子的俘获也可以治癌等等，各种各样的技术手段使得我们现在对癌症的治疗有了新的手段。这些探测器和其他手段结合，也可以用于辐射安全监测，比如有剂量报警仪、便携式伽马相机，便携式寻源仪、报警器、出入境检查、通道检查和工业专用设备等等，这些设备都是我们高能所在过去这些年通过我们核心技术（加速器和探测技术）开发出的各类应用成果，在我们日常生活中也有了一定的用处。

王贻芳称，我们也和企业合作，比如跟企业联合研制的20PMT既满足了将门中微子实验的要求，同时也发展了国内超高速、高灵敏的光电探测技术，我们和北方夜视合作成立了合作组，开展超高速光电器件的研制，对单光子灵敏从20寸大管子一直到现在小管子都有应用，可以看到我们的研究在各个方面有了应用，也对我们整个工业水平提高和社会生活的应用起到了一定作用。

好了，关于中国科学院院士王贻芳：高能物理不“高冷”，让我们的日常生活有了很大改变就讲到这。