10月21日,蘭州中科院近代物理研究所的科研人員用重離子治療終端為一名癌症患者進行治療。經過十多年的研究,重離子治療癌症的技術已經取得重大進展,目前有兩台專用重離子腫瘤治療設備正在建造,有望於明年正式投入使用,這將成為我國首台自主研發的重離子腫瘤治療設備。蘭州中科院近代物理研究所,科研人員正用激光調試定位台,以便利用重離子加速裝置進行試驗。蘭州重離子加速器現已經發展成為我國能量最高、規模最大的重離子研究裝置。利用這個裝置可以開展腫瘤的治療、為航空航天材料提供測試平臺、研製新型材料,利用重離子誘變技術培育春小麥、甜高粱等作物的優良新品種。穩態強磁場實驗裝置。強磁場下的核磁共振是生命科學、醫學等學科研究的必要工具。自1913年以來,世界上有19項與強磁場有關的成果獲得了諾貝爾獎。全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(俗稱“人造太陽”),科研人員用它控制核聚變,使核聚變成為人類可以利用的清潔核能源,以解決能源危機。“人造太陽”內,科研人員在進行升級工作,為達到“人造太陽”中心溫度1億度、延續時長1000秒的科學目標,解決上億度高溫等離子體連續運行的世界難題。中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室,一名科研人員在監測“火旋風”,用儀器採集“風速和火焰溫度關係”的數據。
  20世紀中葉以後,科學發展的一個重要特征是重大科技基礎設施(俗稱大科學裝置)的出現。
  近代物理學上有很多諾貝爾獎項的研究成果,都依靠這些重大科技基礎設施取得。
  重大科技基礎設施是指須通過較多資金投入和工程建設來完成,建成後通過長期的穩定運行和持續的科學技術活動,以實現重要科學技術目標的大型設施。目前,我國在建和運行設施總量達到32項。其中,中國科學院負責建設和運行設施13個,在建設施9個,將建設施1個。其中極具有代表性的有“蘭州重離子研究裝置”、“合肥同步輻射裝置”、“全超導托卡馬克核聚變實驗裝置”、“穩態強磁場實驗裝置”。
  這些聽起來十分陌生的裝置,推動了我國粒子物理、核物理、生命科學等領域的科研水平進入國際先進行列。依托這批重大科技基礎設施,解決了一批關乎國計民生和國家安全的重大科技問題,在載人航天、資源勘探、防災減災和生物多樣性保護等方面發揮著不可替代的作用。
  對公眾來說,這些科研機構遙遠而神秘,但它們正在加速改變著我們的未來。
  癌症新療法
  10月21日,甘肅蘭州中科院近代物理研究所,一名50多歲的癌症患者躺在一臺重離子治療終端前,準備接受治療。
  這是一種新的治療癌症的方法,利用高速的重離子束對病變的組織進行治療。
  科研人員先用核磁共振確定病人的病變部位,然後給病人罩上白色網格狀的固定外套,使其不能隨意移動,接著用紅色的激光束對病變部位進行精確定位,最後用重離子對病變的部位進行治療。十分鐘後,這名患者結束了當日的治療。
  重離子治療癌症是當代世界上公認的先進有效的放療方法,與傳統的放射治療相比,重離子束對健康組織輻射損傷輕、療程短、治愈率高。
  重離子治療技術的開展,依托於一個屬於“大科學裝置”的機器——重離子加速器。
  重離子加速器可以將大量的重離子加速到很高的速度,甚至接近光速,高速的重離子形成重離子束,用於開展重離子物理研究。中國是繼美、德、日以後,第四個開展重離子研究的國家。
  人造小太陽
  10月24日,安徽合肥科學島,科研人員在“全超導托卡馬克核聚變實驗裝置”內為機器升級。這是一個控制核聚變的裝置,用於“人造小太陽”的研究,目的是解決人類面臨的能源危機。
  太陽之所以能夠釋放無窮盡的能量,就是因為其不斷的核聚變反應。氫彈的爆炸也是這個原理。
  如何將氫彈這種不可控制的核聚變,變成可控制的核聚變?
  太陽之所以不會像氫彈那樣爆炸,是因為萬有引力使太陽形成一個“被約束的大火球”,只會持續地產生能量,而不會爆炸。“全超導托卡馬克核聚變實驗裝置”就是這樣一種“約束核聚變能”的容器。它是一個環形磁容器,造成一個磁場,像一個“磁籠”,使所有的帶電離子只能沿著磁力線前進,而不會“逃離”。
  “磁約束核聚變”未來的研究目標是三步走,首先是要建成等離子體實驗堆,其次是要建成工程示範堆,最後建成聚變能電站。“人造小太陽”的研究將讓人類用上清潔的核能源。
  火災掌控者
  10月23日,位於安徽合肥的中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室里,一名科研人員在實驗台用乾粉噴滅火焰,以計算達到滅火效果所需的乾粉量。
  另一名實驗室的科研人員則在一個風道內點起一把火,做“旋風火”的實驗,用儀器採集“風速和火焰溫度關係”的數據。
  火災是一種能夠通過人為干預而減少其損失的災害。火災科學國家重點實驗室一直在從事這方面的研究。
  在這裡,科研人員利用模型和數據,探究建築火災、森林與城市火災、工業火災等科學規律,為修訂和制定火災安全技術標準與規範提供技術支撐。
  新京報記者 郭鐵流 通訊員 熊德 攝影報道  (原標題:探秘大科學裝置)
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2007

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