中新網(wǎng)北京9月7日電 (記者 孫自法)“高能物理研究領(lǐng)域的加速器有很多應(yīng)用，比如可以用來殺滅敦煌壁畫當(dāng)中的霉菌?！薄案吣芡捷椛涔庠唇ǔ芍?，可以調(diào)控提高納米材料性能，甚至產(chǎn)生新的材料。”“輻照應(yīng)用是非常典型的一種工業(yè)化應(yīng)用，比如水果長途運輸過程中可以通過輻照方式讓它延緩成熟，達(dá)到保鮮目的。”“現(xiàn)在同步輻射上有大批的制藥公司用戶，就是把生產(chǎn)的藥品來測分子結(jié)構(gòu)，看看哪些需要改進(jìn)，對于人民的健康非常重要。”“1988年，中國科學(xué)院高能物理研究所的一臺VAX785計算機，成為中國在國際互聯(lián)網(wǎng)上的第一個節(jié)點?！薄?/p>
對社會公眾而言，高能物理研究頗顯高端和神秘，似乎與普通人沒有多少關(guān)聯(lián)，但實際上卻非如此。9月5日在北京舉行的一場圓桌論壇上，多位院士專家交流研討時明確表示，高能物理與公眾日常生活息息相關(guān)，在支撐高技術(shù)、能源與環(huán)境、生命與健康、信息與人工智能等領(lǐng)域，都能看到高能物理“接地氣”的身影，高能物理并不“高冷”。
在這場由北京市科協(xié)創(chuàng)新服務(wù)中心、中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心、中國科學(xué)院高能物理研究所共同主辦的院士專家圓桌論壇上，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所周忠和院士，中國科學(xué)院高能物理研究所王貽芳院士、陳和生院士、魏龍研究員、潘衛(wèi)民研究員、陳剛研究員，北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科主任楊志研究員等圍繞《高能物理不“高冷”》主題，“論劍”高能物理技術(shù)成果應(yīng)用。
王貽芳院士表示，高能物理也稱作粒子物理，研究的是物質(zhì)最深層次的結(jié)構(gòu)，在過去幾百年對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識從分子、原子、原子核、核子一直到夸克，經(jīng)過5個層次發(fā)展，“使得我們對物質(zhì)有了非?；尽⒎浅Ｉ羁痰恼J(rèn)識，也給我們帶來了豐碩的科學(xué)和技術(shù)成果，使得我們?nèi)粘Ｉ钤谙喈?dāng)大程度上得到了改變”。
他介紹說，高能物理研究有一個基本方法是利用加速器來研究物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)，一般可以加速電子，也可以加速質(zhì)子，在各方面也發(fā)現(xiàn)了它的應(yīng)用，包括輻照改性，殺菌、結(jié)構(gòu)成像等等。加速器目前全球大約有3.5萬臺，其中一半在醫(yī)院，比如用于放射性同位素生產(chǎn)、醫(yī)療檢查、癌癥治療，還有大量的加速器用于消毒、改性、育種、安全檢查，加速器驅(qū)動的核嬗變用于核電站乏燃料處理等。
加速器有很多應(yīng)用，比如輻照加速器，用于食品保鮮、醫(yī)療器械消毒、電纜加工、材料改性，也可以用來殺菌，比如在可以用來殺滅敦煌壁畫當(dāng)中的霉菌。通過加速器可以產(chǎn)生束流直接用來治癌，比如伽馬射線、質(zhì)子、重離子，通過加速器產(chǎn)生質(zhì)子，質(zhì)子產(chǎn)生中子，通過中子的俘獲也可以治癌等，高能物理研究及其衍生的各種各樣技術(shù)手段，使得現(xiàn)在癌癥治療有了新的手段。
這些探測器和其他手段結(jié)合，也可以用于輻射安全監(jiān)測，比如有劑量報警儀、便攜式伽馬相機，便攜式尋源儀、報警器、出入境檢查、通道檢查和工業(yè)專用設(shè)備等。
王貽芳指出，環(huán)境里面各種各樣的微量元素備受關(guān)注，高能物理研究的核分析技術(shù)方法，實際上是微量元素檢測最靈敏的辦法，遠(yuǎn)超一般化學(xué)、物理的辦法。
作為大科學(xué)裝置“高能同步輻射光源”(HEPS)工程總指揮，潘衛(wèi)民研究員指出，高能同步輻射光源是“十三五”期間國家投資最大的科技基礎(chǔ)設(shè)施，它是中國第一個高能光源，也是第一個第四代光源，其如期建成達(dá)到目標(biāo)，將能給國家科技方面帶來很大提升。
以前手段有限，納米材料性能很大程度上取決于納米顆粒的尺寸，而一般所看到的是個平均效應(yīng)，高能同步輻射光源建成之后，高能光源能夠精細(xì)地測到納米顆粒，這樣就可以對納米材料調(diào)控了，可提高納米材料性能，甚至產(chǎn)生新的更高性能的材料。
他還舉例說，比如大型重要工件的精密探測，如果工件有微小的裂痕，在高速運行中就非常危險，高能同步輻射光源可以達(dá)到很高的時間分辨率和空間分辨率以及很強的穿透能力，能夠檢測這樣的大型精密工件，可以發(fā)現(xiàn)其中的微小的裂痕。
陳和生院士表示，中子散射研究材料有多個特點，一是中子不帶電有磁矩，可以研究磁性材料；二是跟原子核相互作用，能區(qū)分輕元素和同位素；三是穿透能力很強，能夠穿透7厘米左右鋼材和20多厘米鋁材，可用于大型工業(yè)檢測；四是能夠看動態(tài)過程，可很好研究晶體的很多性質(zhì)。
中子散射應(yīng)用廣泛，包括高鐵車輪和車軸、各種大型工程部件等無損檢測，這些都必須通過中子散射進(jìn)行檢測，“我們國家現(xiàn)在有大量的涉及國計民生最基本的金屬疲勞殘余力問題，都迫切需要中子散射來解決”。
魏龍研究員說，輻照應(yīng)用也稱輻照加工，是非常典型的一種工業(yè)化應(yīng)用，主要是利用高能伽馬射線或利用加速器，通過電離的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)，能起到滅活、殺菌、材料改性等效果。比如水果長途運輸過程中可以通過輻照方式讓它延緩成熟，達(dá)到保鮮目的。此外，輻照加工還可用來滅菌、冷鏈病毒徹底消殺等。
陳和生補充稱，輻照跟生活密切相關(guān)，大家吃的方便面調(diào)料、鴨脖子等都經(jīng)過輻照消毒，還有高級的電纜也都要經(jīng)過輻照加速器處理，其化學(xué)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，就不容易燃燒。
楊志研究員認(rèn)為，醫(yī)院用的從X光到CT、核磁成像，再到更先進(jìn)的PET成像等，這里面有一系列的設(shè)備與技術(shù)與高能物理相關(guān)，其中也包括用于PET成像的正電子藥物中也需要用醫(yī)用加速器生產(chǎn)的發(fā)射正電子核素，可以說高能物理技術(shù)與人們健康非常息息相關(guān)。此外，大眾生活環(huán)境一系列微量元素檢測分析、新的診斷技術(shù)所需要的影像設(shè)備等疾病早期預(yù)防、干預(yù)手段，都會用到高能物理的知識。他希望今后能更好利用高能物理技術(shù)、利用高能所的一些新技術(shù)，最好與醫(yī)學(xué)結(jié)合，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域起到示范作用，更好造福于人類。
“高能物理研究是一個非常復(fù)雜的過程，不管是做對撞機實驗，還是宇宙線觀測等，一系列實驗的裝置規(guī)模都非常大，需要建設(shè)一個探測裝置，往往會有幾萬個甚至幾百萬個傳感器，能采集到的數(shù)據(jù)非常多?！标悇傃芯繂T指出，把這些數(shù)據(jù)收集起來變成一個從不同方向或不同側(cè)面去研究，才能看清楚物理過程，今天談?wù)摰拇髷?shù)據(jù)實際上就是在做這件事。
他認(rèn)為，高能物理對現(xiàn)代的計算機高技術(shù)或新的技術(shù)都有非常大的貢獻(xiàn)。像現(xiàn)在特別熱門的話題，如人工智能、量子計算等等，都會在粒子物理里有非常重要的應(yīng)用，同時高能物理發(fā)展也對這些技術(shù)進(jìn)步有非常大的推動作用。
古生物學(xué)家周忠和院士是本次圓桌論壇主持人，笑言自己是一名高能物理的狂熱愛好者。他說，從太陽光到很多人造光，例如激光、X光、同步輻射光等，在包括人類化石在內(nèi)的不同類型化石研究里應(yīng)用都非常多，化石研究的一個重要手段還是對它的特征進(jìn)行觀察，過去修化石或做樣品分析有時候會對標(biāo)本造成損害，同步輻射光現(xiàn)在用得越來越多，就是可以在不破壞標(biāo)本的情況下達(dá)到一種無損的、高精度的三維復(fù)原或者進(jìn)行化學(xué)元素與分子的分析，這對研究與保護(hù)而言是一種最理想的境界。
周忠和表示，近些年來，將CT技術(shù)、同步輻射光源技術(shù)廣泛應(yīng)用于古生物學(xué)研究，已取得很多好的成果，他對建設(shè)中的高能同步輻射光源未來應(yīng)用非常期待。
王貽芳最后強調(diào)，對中國科學(xué)院高能物理研究所而言，高能物理研究是根本，為了長遠(yuǎn)發(fā)展，需要把根本做好。對社會和公眾來說，既然高能物理有這么多應(yīng)用，更應(yīng)該支持高能物理事業(yè)發(fā)展。(完)
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