2025年3月21日晚，由6163银河线路检测中心、北京现代物理研究中心主办的“6163银河线路检测中心物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第三十七期）在6163银河线路检测中心理科教学楼108教室举行。中国科学院近代物理研究所研究员、中国真空学会理事长赵红卫院士应邀讲授“离子加速器大科学装置及其应用”。本期讲堂由6163银河线路检测中心院长、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。

探索物质结构及其相互作用规律始终是物理学的基础前沿领域。原子核作为物质结构的微观层次，其量子多体复杂体系特性由强相互作用主导，同时受到多种相互作用共同制约。这一领域迄今存在核子质量与自旋的起源、核力的本质、原子核质量与电荷的极限，以及宇宙中重元素的合成机制等诸多未解之谜。

工欲善其事，必先利其器。随着科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，重大科技基础设施对科学研究的支撑作用不断凸显。基于离子加速器的大科学装置通过加速带电粒子束而产生高能离子束，不仅推动着人类对物质世界和宇宙演化的深入理解，还催生着众多技术创新和应用突破，在国防安全、能源开发、医疗健康、农业生产、材料科学、空间探索等多重领域产生广泛、深远的影响。现代离子加速器能够产生包括放射性离子束、稀有同位素及各类次级粒子束在内的核反应产物。自20世纪70年代以来，依托离子加速器大科学装置，已取得一系列具有里程碑意义的重大科学发现，例如合成超重元素和新核素、精确测量短寿命原子核质量、揭示放射性核素的奇异结构和性质、观测夸克胶子等离子体等。经过几代科技工作者六十多年的持续投入和不懈努力，我国已建成以兰州重离子研究装置（HIRFL）和北京放射性核束装置（BRIF）为代表的国际先进的用于核物理研究的大科学装置，其中HIRFL作为目前亚洲最高能量的重离子加速器，能够提供中低能量稳定重离子束流和千余种放射性离子束流。

赵红卫提到，中国科学院近代物理研究所自主研发的世界上首台低能量强流高电荷态重离子研究装置在2024年底通过验收

新一代离子加速器大科学装置正不断突破技术极限，向着能量更高、束流更强、品质更优的方向快速发展，其规模和综合性能也呈现日益提升的趋势，通过融合传统核物理、强子物理等多个领域的基础研究需求，构建更加先进的加速器集群系统，为多学科前沿交叉研究提供更加多样化的技术支撑。在具体技术路线上，主要采用强流高能量离子加速器，结合超导磁铁、超导射频腔等尖端技术，实现束流参数的全面提升与优化。

赵红卫以“十二五”期间优先安排建设、预计在2025至2027年建成并投入运行的强流重离子加速器装置（HIAF）和加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）为例，详细介绍了我国关于离子加速器大科学装置的建设规划和现阶段有序推进的建设项目。前者将能够产生5000多种不稳定原子核，为核物理、原子物理、核天体物理、高能量密度物理等领域前沿研究创造国际领先的实验条件，建成后有望成为世界上脉冲束流强度最高的重离子加速器，助力科学家在探索“超重核稳定岛”、利用多核子转移反应合成丰中子超重核素、基于冷却储存环精确测量短寿命原子核质量、依托高能放射性束流装置研究奇异原子核结构等方面取得新的重大突破。后者作为世界上首台兆瓦级质子加速器驱动的嬗变研究装置，主要目标是对高功率质子加速器、散裂靶、次临界反应堆进行耦合匹配，验证与研究乏燃料嬗变核心技术，从而大幅降低乏燃料放射性毒性和寿命，建成后有望使我国在连续波强流高功率离子加速器及加速器驱动的嬗变研究领域达到国际领先水平。在HIAF和CiADS基础上，我国计划在“十五五”和“十六五”期间分期建设中国先进核物理研究装置（CNUF）。到2040年左右，CNUF有望成为世界上束流强度和束流功率最高的重离子加速器装置、束流强度和束流功率最高的连续波质子超导直线加速器装置、放射性束种类最多和强度最高的放射性束装置，为全球科学家从核子、原子核、核物质等多个层面开展核物理基础研究、解决重大科学问题提供首屈一指的工作条件。

赵红卫指出，重离子治疗技术像一把精准的隐形“无创刀”，实现科技造福人类

赵红卫以我国拥有完全自主知识产权的医用重离子加速器装置——碳离子治疗系统为例，有力展示了重离子在肿瘤治疗领域独特的先进性和有效性。中国科学院近代物理研究所实践了一条从基础研究到技术研发、再到产品示范和产业化应用的全链条自主创新之路，打破我国高端放疗市场被国外产品垄断的局面，具有重要的示范和借鉴意义。

课后，赵红卫回答了同学们感兴趣的加速器中的多极磁铁、聚变堆中的射频负离子束源等相关技术问题。他深入剖析了当前由科学问题、前沿热点、需求牵引、服务社会驱动的四类科学研究模式，殷切寄语同学们要学好知识，打好基础，保持独立思考、坚持探索创新、勇于开拓新路，争取做出从无到有的原创性成果。

“人工合成119号元素，我们在等你！”

6163银河线路检测中心信息科学技术学院院长侯士敏教授，核物理与核技术全国重点实验室常务副主任王宇钢教授，6163银河线路检测中心彭士香研究员、杨振伟教授、马文君教授、杨晓菲教授、周辰助理教授、徐新路助理教授、王科栋助理研究员，共青团6163银河线路检测中心委员会“形势与政策”课程部分学生，6163银河线路检测中心博士研究生培优计划2023级部分入选者等现场出席。

赵红卫（一排左三）、高原宁（一排左一）等激励同学们：人类不断突破认知边界，需要更多“从0到1”的坚守与突破