中科院近代物理所加速器技術中心科研人員在工作中。中科院近代物理所供圖
中科院近代物理所加速器技術中心加速器總體室的科研人員。劉杰攝
蘭州重離子加速器冷卻儲存環主環。中科院近代物理所供圖
從跟蹤模仿到另辟蹊徑
五黃六月，在甘肅省蘭州市南昌路509號，幾樹盛放的梧桐花隔絕了城市的喧囂，近代物理所正坐落于此。
盡管地處西北一隅，近代物理所加速器技術中心仍然取得了一系列國際領先的科研成就：創新性提出加速器束流動力學方案、開發國際首個基于復雜動力學的模擬程序、提出非諧振快循環加速方案、推進重離子治癌裝置迭代升級……在加速器技術中心，創新理念已深深融入每一位科研工作者的血液。
為了創造快循環模式下重離子加速所需的真空環境，必須用小于0.3毫米，也就是3張A4紙厚度的不銹鋼來頂住一個大氣壓的壓力。這是建設全新強流重離子加速器裝置必須攻克的難題。
2017年，當時的助理研究員申國棟提出全新想法：陶瓷材料的抗壓強度遠大于抗拉強度，何不將陶瓷環放置于薄壁不銹鋼桶內，像人體肋骨一樣，支撐住大氣壓力?這一想法提出后，得到了加速器技術中心主任、國家重大科學工程-強流重離子加速器裝置(HIAF)總工程師楊建成的支持。
盡管物理原理和力學分析結果都顯示方案可行，但是世界上從來沒有哪個實驗室使用過這種方案，也從來沒有哪個科學家提出過這種方法。“很多專家認為這一想法過于離譜，不具備可行性。”申國棟回憶，“是楊老師力排眾議，做出啟動樣機研制的決定。”
“過去，往往是國外怎么做，我們就跟著怎么做，這樣很難實現真正的技術突破。為什么不放棄跟蹤模仿，另辟蹊徑，提出自己的想法和方案?所以，我們鼓勵年輕人敢想敢說敢做，在研究所形成全面支持創新的氛圍。”楊建成說。
經過3個月研制，新完成的樣機通過了測試：陶瓷內襯薄壁真空室結構強度滿足真空需求。評審組認為：“該項目潛在應用價值巨大，關鍵技術指標國際領先。”歐洲核子研究中心(CERN)資深技術專家弗里茨·卡斯珀斯(Fritz Caspers)贊嘆不已，并建議以“中國龍”為其命名。“從那以后我們面對外國同行，自信心樹立起來了，創新的勁頭也更足了。”目前已是加速器總體室副主任、副研究員的申國棟笑言。
創新需要自由寬容的土壤。在加速器技術中心，“吵架”并不是一件稀罕事。“真理面前沒有上下級，有分歧就要敢于爭辯，往往經過激烈的討論，問題也就搞清楚了，正所謂真理越辯越明。”高頻技術室主任、研究員許哲介紹，為了鼓勵創新，加速器技術中心還拿出經費，支持科研人員做一些完全創新性和探索性的嘗試。
讓敢擔當善作為的年輕人擔綱領先
擔任加速器技術中心電源技術室硬件組組長，帶領團隊研發“第三代數字控制器軟硬件系統”，提高強流重離子加速器的整體性能，在國際頂級期刊發表論文兩篇，學位論文入選“中國科學院優秀博士學位論文”……這些閃亮的科研經歷，屬于90后青年研究員、高級工程師王曉俊。
在加速器技術中心，像王曉俊這樣優秀的青年人才還有不少，他們在重大項目的歷練中迅速成長起來，成為科研攻堅的先鋒力量。“強流重離子加速器工程建設，項目多、任務緊、難度大，對人才的需求是非常迫切的，所以我們會給年輕人壓擔子，把敢擔當善作為的年輕人放在重要崗位上。”離子源室主任、研究員孫良亭說。
搞科研意味著啃硬骨頭，啃硬骨頭難免會吃苦，而吃苦越多，成長就越快。每當遇到有挑戰性的任務，王曉俊都會感到激動和興奮：“搞科研很好玩兒。科學研究沒有劇透，也沒有終點，只有不停地努力探索，才能沖破一道道難關。”
為了自己熱愛的事業，“王曉俊們”總是工作到凌晨。無論多晚，近代物理所大大小小的實驗室里總有燈在亮著，照耀著星夜兼程的追夢人。
“培養年輕人，我們不只談情懷，也講激勵。”許哲介紹，近代物理所通過提高青年科研人員工資待遇、提供住房保障和科研經費支持，讓年輕人潛下心來做研究。譬如設立“青年研究員”，職稱評審打破論資排輩、注重實際貢獻，讓有能力的副研究員提前享受研究員的待遇，有效激發了青年人才的科研熱情。
在過去幾年中，近代物理所提拔了一批青年骨干作為研究室負責人，各科室副主任幾乎清一色是80后。“他們的發展勢頭非常好，相信在未來五到十年間，這批年輕人將會成為中國核科學與技術領域的領軍人物。未來的國際舞臺，一定是屬于他們的。”孫良亭說。
接續奮斗，踐行科研報國使命
作為我國規模最大的重離子加速器，蘭州重離子加速器自建設以來，取得了新核素合成、短壽命原子核質量精確測量等一批重大基礎研究成果，研發并轉化了重離子治癌、輻照誘變育種等多項服務經濟社會發展的科技成果。
“我們的重離子加速器技術能夠走到世界前列，離不開一代又一代科研工作者攻堅克難、頑強拼搏。”楊建成說。近代物理所自1957年成立以來，以楊澄中先生為代表的科學家從五湖四海而來，他們不務虛名、不期近功、心系家國、埋頭苦干，在祖國西北樹立起核科技領域的精神坐標。
楊建成還記得，2005年前后，正值國家“九五”重大科學工程-蘭州重離子加速器冷卻儲存環調試關鍵期，幾乎需要每日工作到凌晨四五點，休息三四個小時再繼續工作。“當時堅持下來的動力，就源于老一輩科學家扎根西部、艱苦奮斗的精神。”他說，正是這種精神，鼓舞著新時代的科研工作者在重離子加速器領域實現從“跟跑”到“并跑”、部分“領跑”的跨越。
歷史在演進，精神在傳承。2020年3月，基于蘭州重離子加速器的小型化裝置——醫用重離子加速器在甘肅武威腫瘤醫院投入臨床應用。它能夠提供目前國際上最安全、最有效的精準放射治療法，在對腫瘤細胞進行“定點精準爆破”的同時，幾乎不影響腫瘤周圍的正常組織，被譽為大科學裝置造福人民的典范。從1993年起在重離子治癌領域攻關，到我國成為第四個擁有自主研發重離子治療系統和臨床應用能力的國家，再到2023年治療患者突破700例……這條路，近代物理所走了30年。
2016年，正攻讀博士的劉杰參與了武威醫用重離子加速器的調試工作。調試工作24小時離不開人，累了就在泡沫板搭成的簡易床板上小憩一會兒。
目前，中國每年新增癌癥病例數約400萬例，而這個數據還在上漲。“這么多的癌癥病人，迫切需要有效治療。國外的治療裝置多貴啊!又有多少病人能負擔得起呢?老師們總是以這種時不我待的使命感督促我們，加快科研速度，早日建成國際領先的新一代精準放療裝置，讓更多普通民眾享受到科技發展的成果。”劉杰感慨道。
令人振奮的是，該團隊積累的一系列國際領先的創新技術，為新一代重離子治療裝置研發打下了堅實的基礎。正在研發中的新一代治療裝置不僅能有效降低裝置造價和患者治療成本，還能成倍提高患者治療效率，為更多癌癥患者帶來福音。
