中國科學院院士王貽芳：高能物理不“高冷”，讓我們的日常生活有了很大改變

封面新聞記者 易弋力

在中國科學院高能物理研究所成立50週年之際，北京市科學技術協會創新服務中心與中國科學院文獻情報中心、高能物理所，於9月5日聯合舉辦《見微知著 中國高能物理深根繁枝50載》系列活動第二期：《高能物理不“高冷”》院士專家圓桌論壇。

中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳首先帶來了主旨報告，跟大家分享了高能物理研究的內容以及和我們日常生活的關係。

“高能物理，有時候也稱作粒子物理，研究的是物質最深層次的結構。”王貽芳表示，過去幾百年，我們對物質結構的認識，經過了分子、原子、原子核、核子、夸克5個層次發展，使得我們對物質有了非常基本、非常深刻的認識，也給我們帶來了豐碩的科學和技術成果，使得我們的日常生活在相當大程度上得到了改變，我們現在離不開化學、原子物理、物質材料、核物理，這些都是我們過去幾百年物質結構研究的豐碩成果。

高能物理研究有一個基本方法“加速器”。王貽芳解釋稱，人類最早是用眼睛去觀察物質世界，等到眼睛看不見的時候就用顯微鏡，顯微鏡是用光學的辦法放大，使得我們對比較小的物質結構和物質深層次內容能夠看得更清楚。

從物理角度來看，光學顯微鏡就是用光子去轟擊你要看的那個靶材料。但可見光的波長相較於其他微觀粒子更長，如果觀察的靶材料比可見光的波長更短小，那麼光學顯微鏡便失靈了。如果還想繼續觀察更小的物質或材料就需要用到電子顯微鏡。電子顯微鏡使用電子去轟擊靶材料，可以看到更加微小的粒子。

不過電子顯微鏡也有極限，基本上在一個原子大小，如果想向更深層探索就要用到加速器。加速器會把電子加速到更高的能級，能級越高，波長就越短，能“看”到的目標就越小。通過加速器來研究物質深層結構是一個極其自然、有效的手段，我們一般可以加速電子，也可以加速質子，也發現了它的諸多應用方向，包括輻射改性，殺菌、結構成像等等。

據王貽芳介紹，加速器目前全球大約有35000台，其中一半在醫院，比如用於放射性同位素生產、醫療檢查、癌症治療，還有大量的加速器用於消毒、改性、育種、安全檢查、加速器驅動的核嬗變，用於核電站乏燃料處理。同時，也有大量的大科學裝置，比如同步輻射，實際上就是一台X光機，從最早的X光機開始，現在在懷柔正在建設的第四代同步輻射光源，光的亮度跟過去相比提高了20個量級，可以看到我們通過加速器、通過這些新的手段，使得我們人類對自然界探索的能力有一個巨大的提升。加速器有很多應用，比如輻照加速器，用於食品保鮮，醫療器械消毒、電纜加工、材料改性，也可以用來殺菌，比如在敦煌可以用來殺滅壁畫當中的黴菌。

同時，也有大量CT技術的應用，比如在化石上，CT實際上是一個計算機的斷層掃瞄，通過靜電加速器加速電子打靶產生X射線跟探測成像技術結合，和計算機技術結合，來看到物質的深層次結構。CT技術還有其他方面的應用，包括工業、核燃料檢測、高效儀器、集成電路封裝檢測等等。CT技術還在醫學上有大量應用，比如小動物結構，通過對X射線光子空間分佈和能量的精度測量，也可以把CT成像從黑白變成彩色，具有特定的元素識別和物質鑒別的能力。同時，通過加速器也可以生產核素（正電子發射斷層掃瞄技術），我們生產的PET用於全視野的動物和人體，同時可以做乳腺癌PET成像，我們乳腺PET設備已經獲得了醫療許可證，也有國內首台小動物活體顯示的顯微CT。

通過加速器還可以產生束流，直接用來治癌，比如伽馬射線、質子、重離子，通過加速器產生質子，質子產生中子，通過中子的俘獲也可以治癌等等，各種各樣的技術手段使得我們現在對癌症的治療有了新的手段。這些探測器和其他手段結合，也可以用於輻射安全監測，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、通道檢查和工業專用設備等等，這些設備都是我們高能所在過去這些年通過我們核心技術（加速器和探測技術）開發出的各類應用成果，在我們日常生活中也有了一定的用處。

王貽芳稱，我們也和企業合作，比如跟企業聯合研製的20PMT既滿足了將門中微子實驗的要求，同時也發展了國內超高速、高靈敏的光電探測技術，我們和北方夜視合作成立了合作組，開展超高速光電器件的研製，對單光子靈敏從20寸大管子一直到現在小管子都有應用，可以看到我們的研究在各個方面有了應用，也對我們整個工業水平提高和社會生活的應用起到了一定作用。