習(xí)近平總書記強調(diào)，科技興則民族興，科技強則國家強。廣大科技工作者錨定“四個面向”，鉆研新理論、開辟新領(lǐng)域、探索新路徑，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進軍，為建設(shè)科技強國、推進高水平科技自立自強作出巨大貢獻。
重離子加速器有什么用？工業(yè)固廢如何“變廢為寶”？在青藏高原科考要克服哪些困難？……本版今起推出“弘揚科學(xué)家精神·對話”欄目，邀請各領(lǐng)域科學(xué)家講述他們的創(chuàng)新故事，解讀他們的研究突破，讓我們在對話中碰撞思想火花，激揚奮斗熱情，大力弘揚科學(xué)家精神。
——編 者
人物小傳
趙紅衛(wèi)，1966年1月生，甘肅慶陽人，中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)院近代物理研究所研究員。主要從事加速器物理與技術(shù)研究工作，在強流高電荷態(tài)電子回旋共振（ECR）離子源、重離子回旋加速器、電子冷卻、強流質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器等方面取得重要成果。這些研究成果已應(yīng)用于大型離子加速器大科學(xué)裝置、核物理前沿基礎(chǔ)研究、重離子腫瘤治療、核廢料嬗變研究和醫(yī)用同位素產(chǎn)生等方面。
在肉眼看不到的世界里，原子、分子、質(zhì)子、電子等微小粒子蘊藏著無限潛力。對于很多人而言，“重離子”比較陌生，但它卻是“極微觀”世界的重要組成部分。如何“解剖”它們的物理奧秘？為何要讓它們加速奔跑？在“看不見”的世界中，科學(xué)家們怎樣幾十年如一日攻堅克難，研究出推進科技強國建設(shè)、惠及群眾生活的前沿技術(shù)？
近日，本報記者走進位于甘肅蘭州的中國科學(xué)院近代物理研究所（以下簡稱“近代物理所”），與中國科學(xué)院院士、離子加速器物理及技術(shù)專家趙紅衛(wèi)（見圖，受訪者供圖）面對面交流。
“重離子加速器就是我們觀察極微觀世界的一臺‘顯微鏡’”
問：什么是重離子？它為什么重要？
答：原子由原子核和圍繞它運動的電子組成，當原子得到或失去電子，就形成了離子。通常稱的“重離子”，是指質(zhì)量數(shù)大于4即比氦重的原子核失去電子后形成的離子。在所有離子范圍中，除了氫離子即質(zhì)子和氦離子外，其余的都可以稱為重離子。
離子帶正電或負電，這種帶電性為進一步探索規(guī)律、應(yīng)用規(guī)律提供了很大空間。重離子研究是核物理研究領(lǐng)域的重要組成部分。歷史上，它為“兩彈一星”等國家重大戰(zhàn)略作出了貢獻。近年來，重離子研究在推進航天事業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和新材料等領(lǐng)域發(fā)展中也有新突破、新亮點。
問：為什么要給重離子加速？重離子加速器的作用體現(xiàn)在哪里？
答：從分子、原子到離子，再到更小的電子、質(zhì)子、中子、原子核、夸克……我們用肉眼或一般的顯微鏡是看不到的。要想進行極微觀的研究，就先得“看到”這些極小的原子核或基本粒子，一般要將粒子或離子對撞、打靶，通過核反應(yīng)產(chǎn)生出其他粒子進行測量研究。
如同我們可以通過望遠鏡去觀測茫茫太空中的星體，重離子加速器就是我們觀察極微觀世界的一臺“顯微鏡”，我們可以從能量、數(shù)量和品質(zhì)3個方面來理解重離子加速器的作用。
首先是能量。加速器可以為重離子大幅加速，當速度不斷變大，其質(zhì)量和能量也會變大。
其次是數(shù)量，即離子束流強度。通過加速器加速產(chǎn)生一定數(shù)量的離子，打靶或?qū)ψ驳碾x子數(shù)量越多，就能有更高的粒子產(chǎn)額。
最后是品質(zhì)。在加速器里，海量離子本應(yīng)在同一軌道上以相同的能量運動，但這些離子會經(jīng)常“跑偏”。通過優(yōu)化、控制加速器，可以讓這些“跑偏”的離子重新回到規(guī)劃的能量和軌道上，從而得到品質(zhì)更高的離子束。
問：蘭州重離子加速器建設(shè)運行情況怎么樣？
答：20世紀80年代，近代物理所負責(zé)的蘭州重離子加速器建成出束，這是我國第一臺大型重離子加速器。隨后幾十年里，蘭州重離子加速器品質(zhì)不斷躍升，成為我國規(guī)模最大的大型重離子研究裝置，在國際上也是性能優(yōu)越的大型重離子加速器之一。蘭州重離子加速器可以把重離子速度提升到光速的0.8倍、每秒能加速上萬億個高品質(zhì)離子，每年運行超過7500個小時。
“做一流的科學(xué)研究，要立足于解決重要科學(xué)技術(shù)問題、滿足國家和人民需求”
問：在日常生活中，重離子加速器帶來了哪些成果？
答：不少人很喜歡吃的東北大米，其中就有一部分和重離子加速器有關(guān)。近5年來，在東北三省和湖南，蘭州重離子加速器提供的重離子束培育，助力培育了四五類水稻新品種。
培育農(nóng)作物新品種新品系，和把種子送上太空是一個道理。我們和多地農(nóng)業(yè)科學(xué)研究機構(gòu)合作，通過高能重離子束輻照誘變育種，挑選出性能優(yōu)越的種子，并加以驗證、培育，使其穩(wěn)定下來，形成新品種。
此外，利用重離子束輻照技術(shù)，可以提高很多金屬材料、高分子材料和超導(dǎo)材料的性能，包括特定用途的不銹鋼、微孔膜、電纜電線、汽車輪胎等。過去幾十年里，近代物理所參與了相關(guān)研究，目前，一些技術(shù)已經(jīng)成熟，有些性能數(shù)據(jù)還成為行業(yè)標準。
再比如，用重離子加速器治療腫瘤。簡單來說，就是先確定腫瘤的位置，再算好腫瘤和離子束入射口之間的距離，最后讓重離子束剛好能在腫瘤位置爆發(fā)最大能量，殺死癌細胞。2020年3月，近代物理所研制的我國首臺完全自主知識產(chǎn)權(quán)重離子治癌系統(tǒng)在甘肅武威啟用，截至目前，這套系統(tǒng)已經(jīng)在武威、蘭州、杭州、濟南、武漢等10個城市裝配，讓2000多名國內(nèi)外患者獲益。
問：30多年來，您是如何突破技術(shù)壁壘、做到國際領(lǐng)跑的？
答：做一流的科學(xué)研究，要立足于解決重要科學(xué)技術(shù)問題、滿足國家和人民需求。在這個過程中，做好原始創(chuàng)新非常重要，哪怕國際上眾多專家都沒做成，只要我們潛心鉆研，就有可能突破。
就拿離子源來說，它是重離子加速器的重要組成部分，是加速器的源頭，用來產(chǎn)生離子束，就好像火把上的火苗，有了它，才能點燃整個火炬。2001年，經(jīng)過對比已有的技術(shù)成果和國際水平，我發(fā)現(xiàn)，如果按照當時已有的技術(shù)路線研究，最多只能達到國際同類結(jié)構(gòu)離子源水平。為此，我們提出了新的技術(shù)路線——“新型結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)高電荷態(tài)電子回旋共振（ECR）離子源”設(shè)想。
經(jīng)過5年多的努力，團隊終于將原創(chuàng)結(jié)構(gòu)超導(dǎo)磁體及其離子源測試成功。2006年，團隊研制成功全新結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)離子源裝置。此后10多年里，我們不斷改進提高，又建成3臺第三代新型強流高電荷態(tài)超導(dǎo)ECR離子源裝置，并實現(xiàn)全部國產(chǎn)化，產(chǎn)生了同類裝置幾乎所有重離子束流強度的世界紀錄，使我國在本領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑，在國際上形成了獨特的ECR離子源體系。
“堅持長期主義，這是我們的‘必修課’”
問：在開展科研工作過程中，科學(xué)家和社會應(yīng)該凝聚哪些共同認識？
答：科技強國不僅是科學(xué)家的事，更需要全社會共同支持。堅持長期主義，這是我們的“必修課”。具體來看，3個方面的內(nèi)容非常重要：
一是長期進行基礎(chǔ)研究、原創(chuàng)研究。一些新的知識、新的發(fā)現(xiàn)剛剛面世時，它們可能“毫無用處”。但是，從科學(xué)基本規(guī)律看，我們往往要用幾十年時間，才能把很多基礎(chǔ)知識發(fā)展到實際應(yīng)用的水平。
二是長期堅持技術(shù)創(chuàng)新研究。從新科技思路提出，再到驗證、技術(shù)攻關(guān)、樣機研制、最終形成真機或產(chǎn)品……核心技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)需要經(jīng)過反復(fù)修正和迭代，不能急功近利，要做真正的從無到有、“從0到1”的研究，把新技術(shù)研發(fā)擺在重要位置。
三是長期堅持穩(wěn)定投入。從國家到各行各業(yè)、創(chuàng)新主體、企業(yè)等，不僅要有資金物質(zhì)的投入、人才的投入，還需要各類政策、制度等軟環(huán)境的投入與支持，各方合力，共同推進科技創(chuàng)新事業(yè)良性發(fā)展。
問：您認為青年科研人員如何更好成長？
答：從近代物理所成立至今，一代代科研工作者勇挑重擔(dān)、接續(xù)奮斗，做出眾多前沿成果。究其根源，就是大家將科學(xué)家精神中的愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)同、育人等特質(zhì)轉(zhuǎn)化為實際行動。
一直以來，近代物理所逐漸形成了信任年輕人、支持年輕人、培養(yǎng)年輕人的育人風(fēng)格。就拿我自身來說，1991年，在近代物理所獲得碩士學(xué)位后，我就留所工作。后來，無論是作為聯(lián)合培養(yǎng)博士生，還是作為所里的科研人員，前輩們都給予了我極大關(guān)懷。
現(xiàn)在，近代物理所成員超過1000人，碩士、博士研究生700多名。幫助剛畢業(yè)的博士出國交流、鼓勵支持青年科研人員參與重大項目、設(shè)置合理有效的激勵……近年來，我們形成了一套助力青年人才成長的機制，讓青年人才放心去干、努力去拼。
問：您有什么對青年科研人員的建議嗎？
答：建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，問題繁雜、情況復(fù)雜，我們一般會把一個個大問題分解成多個小問題，再分別由不同的小團隊去做。所以大家一定要重視團隊協(xié)作。
青年科研人員應(yīng)該根據(jù)自己的特長找好自己的目標和定位，主動融入團隊，在不斷協(xié)作中提升本領(lǐng)、解決問題、實現(xiàn)目標。在此過程中，大家各負其責(zé)，但最終目標一致，在協(xié)同配合中，我們就有更多機會優(yōu)化科學(xué)研究方法，實現(xiàn)個人和團隊的共贏。
《 人民日報 》（ 2025年08月04日 06 版）