北京激光加速创新中心：吸引人才，开启科研新征程 北京激光加速创新中心：从跟跑迈向领跑的科研壮举

本文围绕北京激光加速创新中心展开，介绍了其激光加速器的研究成果，包括基本建成世界首台激光质子癌症治疗装置，阐述了造器过程的艰辛、激光加速原理、在癌症治疗等多领域的应用前景，以及中心在吸引人才、培育人才方面的举措。

“最快的刀、最准的尺、最亮的光”，科学家用这样生动的比喻来形容激光。当激光被赋予加速度，它又会对癌症这一顽固疾病产生怎样强大的威慑力呢？

近日，位于怀柔科学城的北京激光加速创新中心呈现出一片繁忙的景象。北京激光加速创新中心主任、北京大学物理学院副院长颜学庆满怀自豪地向记者介绍道：“我们刚刚完成了激光加速器各项设备的整体联通，首次实现了激光从加速到传输的全部功能。”这一重要成果意义非凡，它标志着世界上第一台激光质子癌症治疗装置基本建成，意味着我国激光加速器研究成功实现了从“跟跑”“并跑”到“领跑”的重大转变。

十年磨出“国之重器”

制造这一“国之重器”的道路并非一帆风顺。早在2006年，颜学庆就在国际上率先提出借鉴“风帆原理”的稳相光压加速新方法。然而，这一创新想法却遭到了国外同行的质疑，他们认为“这张薄‘帆’做不出来”。

颜学庆和他的团队十年如一日地坚守，甘坐冷板凳。在经历了成百上千次的失败后，2017年，加速器终于初步成形。颜学庆带领团队在北大建成了国际上首台1% - 5%能散、能量和电量可调的激光质子加速器与辐照装置。此后，他们又成功建成了世界上功率最高的1赫兹重频2拍瓦激光装置。

新一代激光加速器具有更短的加速距离和更高的峰值流强的显著特点。颜学庆介绍说，与传统的射频加速器相比，新一代激光加速器的加速距离缩小了上千倍，而峰值流强提高了上千倍。他形象地描述道：“其峰值功率比全世界总的平均发电功率还要高100倍，如果转换成温度，它比太阳内部还要高100万倍以上。”

激光是如何实现加速的呢？带着这个疑问，记者走进了质子加速靶场，只见一排排银色的真空腔体映入眼帘。工作人员介绍，真空腔体内装有大口径反射镜和反射式聚焦元件，这些元件可以把大口径光束聚焦到一个小点上，与靶材相互作用后产生瞬态极强电场，从而实现质子加速，这个过程被称为“打靶”。

作为北大深度参与怀柔科学城建设并承建的重大科研项目，去年，北京激光加速创新中心正式完成工艺和设备验收，16个实验研究平台和七大实验室辅助设备平台全部建成并投入使用。颜学庆表示，作为国际上最先进的激光加速平台之一，激光驱动的超快束流可以应用在多个前沿领域，对于肿瘤FLASH放疗、核电池、核钟、材料、能源和超快核物理等研究都具有重要意义。

打造肿瘤治疗“质子刀”

为了实现激光加速这一瞬间的突破，这些年颜学庆和他的团队日夜兼程。如果说从原理到样机是实现了从“0”到“1”的突破，那么目前他们正在从“1”向“100”迈进，即建成世界上第一台激光质子癌症治疗装置——飞秒激光“质子刀”，并推动其尽快在医院落地，让更多癌症患者受益。

记者走进位于中心一楼的“治疗室”，立刻被正中央的一张白色治疗床吸引，治疗床正前方放置着金属治疗头。颜学庆介绍，加速后的质子经过束流传输系统后，就变成了一把锋利的“质子刀”，可以精准作用于病灶。其原理是质子射束在抵达肿瘤病灶前，能量仅有不足25%的释放，抵达病灶时立即释放至能量峰值，一旦穿过病灶，释放的多余辐射又趋近于零。

颜学庆形象地比喻道：“这就像一颗精准制导的导弹，一路飞过去几乎不消耗能量，直到抵达癌细胞的‘老巢’，才把能量全部释放出来，把癌细胞‘炸’掉，而周围的健康细胞则基本不受影响。”

同时，团队在小鼠实验中还发现，超高流强质子束流不仅能消灭肿瘤，未来还有可能激活免疫系统，抑制肿瘤扩散，进一步开发出结合放疗与免疫治疗的新型癌症治疗方案。

颜学庆透露：“基于激光加速器的质子放疗系统实现了设备的小型化，一旦研制成功，可以安装在医院，能够大幅降低癌症患者的治疗费用。”中心拟与北京大学第三医院签署协议，未来5年内，希望国内第一台飞秒激光质子刀落户北京地区。

除了癌症治疗，激光加速器还有着丰富的应用前景。颜学庆介绍，中心在多个前沿领域开展了应用探索，比如激光加速器可用于模拟太空环境中的高能辐射条件，帮助研究材料和设备在极端辐射环境下的性能和可靠性；通过高能离子束对材料进行辐照改性，探索新型纳米材料的制备方法，这将为先进材料的研发提供新的技术手段。

吸引“大先生” 培育“大人才”

去年10月，北京激光加速创新中心迎来了一位“强援”——诺贝尔物理学奖获得者、法国物理学家杰哈·阿尔贝特·穆鲁以北京大学讲席教授的身份正式全职入职北京大学，指导北京激光加速创新中心加快打造成世界激光加速研究中心。

用“大装置”吸引“大先生”、培育“大人才”，这是颜学庆对中心的定位。目前中心已吸引20多位国内外优秀科学家加入，近80位博士、硕士研究生在此研究学习。颜学庆介绍：“学生进入中心后将加入不同的课题组，从最基础的激光实验做起，在最真实的科研场景中锻炼动手能力、培养创新思维。”

颜学庆还透露，一个以穆鲁教授名字命名的“M大师班”正在筹备中，计划近期从大二学生中选拔，采取本硕博贯通式培养，首批招生不超过10人，旨在打造交叉复合创新型人才培养新模式。

本文介绍了北京激光加速创新中心在激光加速器研究方面取得的重大成果，包括世界首台激光质子癌症治疗装置的基本建成，回顾了造器的艰难历程，阐述了激光加速原理，展示了其在癌症治疗及多领域的应用前景，同时也说明了中心在吸引和培育人才方面的积极举措，展现了我国在激光加速器研究领域的领先地位和巨大潜力。