院士专家“论剑”高能物理：技术应用广泛并不“高冷”
中新网 北京9月7日电 (记者 孙自法)“高能物理研究领域的加速器有很多应用，比如可以用来杀灭敦煌壁画当中的霉菌。”“高能同步辐射光源建成之后，可以调控提高纳米材料性能，甚至产生新的材料。”“辐照应用是非常典型的一种工业化应用，比如水果长途运输过程中可以通过辐照方式让它延缓成熟，达到保鲜目的。”“现在同步辐射上有大批的制药公司用户，就是把生产的药品来测分子结构，看看哪些需要改进，对于人民的健康非常重要。”“1988年，中国科学院高能物理研究所的一台VAX785计算机，成为中国在国际互联网上的第一个节点。”……
对社会公众而言，高能物理研究颇显高端和神秘，似乎与普通人没有多少关联，但实际上却非如此。9月5日在北京举行的一场圆桌论坛上，多位院士专家交流研讨时明确表示，高能物理与公众日常生活息息相关，在支撑高技术、能源与环境、生命与健康、信息与人工智能等领域，都能看到高能物理“接地气”的身影，高能物理并不“高冷”。
在这场由北京市科协创新服务中心、中国科学院文献情报中心、中国科学院高能物理研究所共同主办的院士专家圆桌论坛上，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士，中国科学院高能物理研究所王贻芳院士、陈和生院士、魏龙研究员、潘卫民研究员、陈刚研究员，北京大学肿瘤医院核医学科主任杨志研究员等围绕《高能物理不“高冷”》主题，“论剑”高能物理技术成果应用。
《高能物理不“高冷”》院士专家圆桌论坛在北京举行，周忠和院士、潘卫民研究员、魏龙研究员、王贻芳院士、陈和生院士、陈刚研究员、杨志研究员(从左至右)在论坛上交流研讨。
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记者孙自法摄
王贻芳院士表示，高能物理也称作粒子物理，研究的是物质最深层次的结构，在过去几百年对物质结构的认识从分子、原子、原子核、核子一直到夸克，经过5个层次发展，“使得我们对物质有了非常基本、非常深刻的认识，也给我们带来了丰硕的科学和技术成果，使得我们日常生活在相当大程度上得到了改变”。
他介绍说，高能物理研究有一个基本方法是利用加速器来研究物质深层次结构，一般可以加速电子，也可以加速质子，在各方面也发现了它的应用，包括辐照改性，杀菌、结构成像等等。加速器目前全球大约有3.5万台，其中一半在医院，比如用于放射性同位素生产、医疗检查、癌症治疗，还有大量的加速器用于消毒、改性、育种、安全检查，加速器驱动的核嬗变用于核电站乏燃料处理等。
加速器有很多应用，比如辐照加速器，用于食品保鲜、医疗器械消毒、电缆加工、材料改性，也可以用来杀菌，比如在可以用来杀灭敦煌壁画当中的霉菌。通过加速器可以产生束流直接用来治癌，比如伽马射线、质子、重离子，通过加速器产生质子，质子产生中子，通过中子的俘获也可以治癌等，高能物理研究及其衍生的各种各样技术手段，使得现在癌症治疗有了新的手段。
这些探测器和其他手段结合，也可以用于辐射安全监测，比如有剂量报警仪、便携式伽马相机，便携式寻源仪、报警器、出入境检查、通道检查和工业专用设备等。
王贻芳指出，环境里面各种各样的微量元素备受关注，高能物理研究的核分析技术方法，实际上是微量元素检测最灵敏的办法，远超一般化学、物理的办法。
作为大科学装置“高能同步辐射光源”(HEPS)工程总指挥，潘卫民研究员指出，高能同步辐射光源是“十三五”期间国家投资最大的科技基础设施，它是中国第一个高能光源，也是第一个第四代光源，其如期建成达到目标，将能给国家科技方面带来很大提升。
以前手段有限，纳米材料性能很大程度上取决于纳米颗粒的尺寸，而一般所看到的是个平均效应，高能同步辐射光源建成之后，高能光源能够精细地测到纳米颗粒，这样就可以对纳米材料调控了，可提高纳米材料性能，甚至产生新的更高性能的材料。
他还举例说，比如大型重要工件的精密探测，如果工件有微小的裂痕，在高速运行中就非常危险，高能同步辐射光源可以达到很高的时间分辨率和空间分辨率以及很强的穿透能力，能够检测这样的大型精密工件，可以发现其中的微小的裂痕。
陈和生院士表示，中子散射研究材料有多个特点，一是中子不带电有磁矩，可以研究磁性材料；二是跟原子核相互作用，能区分轻元素和同位素；三是穿透能力很强，能够穿透7厘米左右钢材和20多厘米铝材，可用于大型工业检测；四是能够看动态过程，可很好研究晶体的很多性质。
中子散射应用广泛，包括高铁车轮和车轴、各种大型工程部件等无损检测，这些都必须通过中子散射进行检测，“我们国家现在有大量的涉及国计民生最基本的金属疲劳残余力问题，都迫切需要中子散射来解决”。
魏龙研究员说，辐照应用也称辐照加工，是非常典型的一种工业化应用，主要是利用高能伽马射线或利用加速器，通过电离的物理、化学和生物效应，能起到灭活、杀菌、材料改性等效果。比如水果长途运输过程中可以通过辐照方式让它延缓成熟，达到保鲜目的。此外，辐照加工还可用来灭菌、冷链病毒彻底消杀等。
陈和生补充称，辐照跟生活密切相关，大家吃的方便面调料、鸭脖子等都经过辐照消毒，还有高级的电缆也都要经过辐照加速器处理，其化学分子结构发生变化，就不容易燃烧。
杨志研究员认为，医院用的从X光到CT、核磁成像，再到更先进的PET成像等，这里面有一系列的设备与技术与高能物理相关，其中也包括用于PET成像的正电子药物中也需要用医用加速器生产的发射正电子核素，可以说高能物理技术与人们健康非常息息相关。此外，大众生活环境一系列微量元素检测分析、新的诊断技术所需要的影像设备等疾病早期预防、干预手段，都会用到高能物理的知识。他希望今后能更好利用高能物理技术、利用高能所的一些新技术，最好与医学结合，在医学领域、医学技术转化领域起到示范作用，更好造福于人类。
“高能物理研究是一个非常复杂的过程，不管是做对撞机实验，还是宇宙线观测等，一系列实验的装置规模都非常大，需要建设一个探测装置，往往会有几万个甚至几百万个传感器，能采集到的数据非常多。”陈刚研究员指出，把这些数据收集起来变成一个从不同方向或不同侧面去研究，才能看清楚物理过程，今天谈论的大数据实际上就是在做这件事。
他认为，高能物理对现代的计算机高技术或新的技术都有非常大的贡献。像现在特别热门的话题，如人工智能、量子计算等等，都会在粒子物理里有非常重要的应用，同时高能物理发展也对这些技术进步有非常大的推动作用。
《高能物理不“高冷”》院士专家圆桌论坛在北京举行，周忠和院士、潘卫民研究员、魏龙研究员、王贻芳院士、陈和生院士、陈刚研究员、杨志研究员(从左至右)在论坛上倾听现场听众提问。
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记者孙自法摄
古生物学家周忠和院士是本次圆桌论坛主持人，笑言自己是一名高能物理的狂热爱好者。他说，从太阳光到很多人造光，例如激光、X光、同步辐射光等，在包括人类化石在内的不同类型化石研究里应用都非常多，化石研究的一个重要手段还是对它的特征进行观察，过去修化石或做样品分析有时候会对标本造成损害，同步辐射光现在用得越来越多，就是可以在不破坏标本的情况下达到一种无损的、高精度的三维复原或者进行化学元素与分子的分析，这对研究与保护而言是一种最理想的境界。
周忠和表示，近些年来，将CT技术、同步辐射光源技术广泛应用于古生物学研究，已取得很多好的成果，他对建设中的高能同步辐射光源未来应用非常期待。
王贻芳最后强调，对中国科学院高能物理研究所而言，高能物理研究是根本，为了长远发展，需要把根本做好。对社会和公众来说，既然高能物理有这么多应用，更应该支持高能物理事业发展。(完)
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