原子核物理是物理學的一個分支學科。利用加速到各種不同能量的重離子轟擊原子核，研究核結構和運動變化規律。這是近20多年來原子核物理學的一個活躍的前沿領域。重離子束也用來研究原子、分子以及凝聚態的結構和性質，已開始應用到放射生物學、放射診斷和放射治療等方面。
重離子加速器
離子加速器是指用來加速比α粒子重的離子加速器，有時也可用來加速質子。通過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，用于開展重離子物理研究，在工農業生產、醫療衛生、科學技術、國防建設等各個方面也都有重要而廣泛的應用。
世界重離子加速器
最大的重離子回旋加速器——法國國家重離子加速器GANIL 已在法國卡昂建成。GANIL是一個由兩臺大型普通(非超導)回旋加速器組成的串列系統，兩級串列設計是現今在重離子回旋加速器中達到較高能量的有效途徑。
離子加速器GANIL
日本千葉市建成的HIMAC是世界上第一座以醫療為目的建設的重離子加速器，1994年開始進行臨床試驗，經歷10年時間將碳離子治療成為一般癌癥治療手段之一。
蘭州重離子加速器
蘭州重離子加速器是中國科學院近代物理研究所負責設計和建造的我國第一臺大型重離子加速器系統，由離子源、注入器、主加速器、8個實驗終端以及束流運輸線等主要部分組成，注入器是一臺改建的能量常數為69的1.7米扇聚焦回旋加速器，主加速器是一臺能量常數為450的大型分離扇回旋加速器。注入器與主加速器聯合運行，可以把C到Xe的重離子分別加速到100~10MeV/u的能量。1997年7月在HIRFL上建成一條具有創新性的放射性次級束流線（RIBLL），為我國開展放射性束物理這一國際前沿領域的研究創造了條件。1998年，跨世紀的國家重大科學工程－蘭州重離子加速器冷卻儲存環（HIRFL－CSR）已開始實施。它不僅能使HIRFL在世界上繼續保持先進地位，而且能以更先進的實驗條件使我國在重離子物理前沿取得新的突破。
蘭州重離子加速器
科研成果
蘭州重離子加速器在交叉學科研究方面也發揮了巨大作用。依托該裝置開展了重離子治療腫瘤的基礎研究和關鍵技術攻關，先后建成淺層和深層治療腫瘤終端，臨床試驗治療腫瘤研究取得了顯著療效，使中國成為繼美國、德國、日本之后，世界上第四個實現重離子治療腫瘤的國家；建成了單粒子效應地面模擬實驗平臺，為衛星和飛船上的航天半導體器件抗輻射性能及其加固提供了關鍵的測試平臺，為航天器的安全運行提供了重要的技術保證；發展了重離子輻照技術，研制成功多種新型材料；利用重離子誘變技術培育出春小麥、甜高粱、當歸、瓜果、花卉等作物的優良新品種，微生物新菌種和新藥，取得了顯著的社會經濟效益。
