習近平總書記強調，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、開辟新領域、探索新路徑，不斷向科學技術廣度和深度進軍，為建設科技強國、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“弘揚科學家精神·對話”欄目，邀請各領域科學家講述他們的創新故事，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，大力弘揚科學家精神。

——編者  

人物小傳

趙紅衛，1966年1月生，甘肅慶陽人，中國科學院院士，中國科學院近代物理研究所研究員。主要從事加速器物理與技術研究工作，在強流高電荷態電子回旋共振（ECR）離子源、重離子回旋加速器、電子冷卻、強流質子超導直線加速器等方面取得重要成果。這些研究成果已應用于大型離子加速器大科學裝置、核物理前沿基礎研究、重離子腫瘤治療、核廢料嬗變研究和醫用同位素產生等方面。

在肉眼看不到的世界里，原子、分子、質子、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、惠及群眾生活的前沿技術？

近日，本報記者走進位于甘肅蘭州的中國科學院近代物理研究所（以下簡稱“近代物理所”），與中國科學院院士、離子加速器物理及技術專家趙紅衛（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”，是指質量數大于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律、應用規律提供了很大空間。重離子研究是核物理研究領域的重要組成部分。歷史上，它為“兩彈一星”等國家重大戰略作出了貢獻。近年來，重離子研究在推進航天事業、農業、醫療和新材料等領域發展中也有新突破、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在哪里？

答：從分子、原子到離子，再到更小的電子、質子、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，通過核反應產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、數量和品質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，其質量和能量也會變大。

其次是數量，即離子束流強度。通過加速器加速產生一定數量的離子，打靶或對撞的離子數量越多，就能有更高的粒子產額。

最后是品質。在加速器里，海量離子本應在同一軌道上以相同的能量運動，但這些離子會經常“跑偏”。通過優化、控制加速器，可以讓這些“跑偏”的離子重新回到規劃的能量和軌道上，從而得到品質更高的離子束。

問：蘭州重離子加速器建設運行情況怎么樣？

答：20世紀80年代，近代物理所負責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不斷躍升，成為我國規模最大的大型重離子研究裝置，在國際上也是性能優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離子，每年運行超過7500個小時。

“做一流的科學研究，要立足于解決重要科學技術問題、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。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。我們和多地農業科學研究機構合作，通過高能重離子束輻照誘變育種，挑選出性能優越的種子，并加以驗證、培育，使其穩定下來，形成新品種。

此外，利用重離子束輻照技術，可以提高很多金屬材料、高分子材料和超導材料的性能，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研究，目前，一些技術已經成熟，有些性能數據還成為行業標準。

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權重離子治癌系統在甘肅武威啟用，截至目前，這套系統已經在武威、蘭州、杭州、濟南、武漢等10個城市裝配，讓2000多名國內外患者獲益。

問：30多年來，您是如何突破技術壁壘、做到國際領跑的？

答：做一流的科學研究，要立足于解決重要科學技術問題、滿足國家和人民需求。在這個過程中，做好原始創新非常重要，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，經過對比已有的技術成果和國際水平，我發現，如果按照當時已有的技術路線研究，最多只能達到國際同類結構離子源水平。為此，我們提出了新的技術路線——“新型結構的超導高電荷態電子回旋共振（ECR）離子源”設想。

經過5年多的努力，團隊終于將原創結構超導磁體及其離子源測試成功。2006年，團隊研制成功全新結構的超導離子源裝置。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超導ECR離子源裝置，并實現全部國產化，產生了同類裝置幾乎所有重離子束流強度的世界紀錄，使我國在本領域實現領跑，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，科學家和社會應該凝聚哪些共同認識？

答：科技強國不僅是科學家的事，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個方面的內容非常重要：

一是長期進行基礎研究、原創研究。一些新的知識、新的發現剛剛面世時，它們可能“毫無用處”。但是，從科學基本規律看，我們往往要用幾十年時間，才能把很多基礎知識發展到實際應用的水平。

二是長期堅持技術創新研究。從新科技思路提出，再到驗證、技術攻關、樣機研制、最終形成真機或產品……核心技術的創新和研發需要經過反復修正和迭代，不能急功近利，要做真正的從無到有、“從0到1”的研究，把新技術研發擺在重要位置。

三是長期堅持穩定投入。從國家到各行各業、創新主體、企業等，不僅要有資金物質的投入、人才的投入，還需要各類政策、制度等軟環境的投入與支持，各方合力，共同推進科技創新事業良性發展。

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、接續奮斗，做出眾多前沿成果。究其根源，就是大家將科學家精神中的愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人等特質轉化為實際行動。

一直以來，近代物理所逐漸形成了信任年輕人、支持年輕人、培養年輕人的育人風格。就拿我自身來說，1991年，在近代物理所獲得碩士學位后，我就留所工作。后來，無論是作為聯合培養博士生，還是作為所里的科研人員，前輩們都給予了我極大關懷。

現在，近代物理所成員超過1000人，碩士、博士研究生700多名。幫助剛畢業的博士出國交流、鼓勵支持青年科研人員參與重大項目、設置合理有效的激勵……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：建設重大科技基礎設施，問題繁雜、情況復雜，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作。

青年科研人員應該根據自己的特長找好自己的目標和定位，主動融入團隊，在不斷協作中提升本領、解決問題、實現目標。在此過程中，大家各負其責，但最終目標一致，在協同配合中，我們就有更多機會優化科學研究方法，實現個人和團隊的共贏。