强流重离子加速器：探秘原子核的内部世界

　　2026年7月21日，广东惠州传来捷报——国家重大科技基础设施“强流重离子加速器装置”（HIAF）全面达标，投入试运行。这意味着，一座窥探原子核内部星空综合世界、合成未知新元素的超级“炼金炉”，火热“开炉”！

　　“它能加速元素周期表上从氢到铀的所有离子，并且提供国际上脉冲流强最高的重离子束流。”中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成一语道破玄机。

　　“以氧离子为例，单次加速的离子数量可达数千亿个，速度直逼光速的96.4%。”杨建成说，HIAF的典型氧离子与铋离子束流强，分别将原国际最高纪录提升了3倍和7.5倍，刷新了全球重离子脉冲流强的新高度。

　　HIAF手里还有一张王牌——世界上精度最高的核质量环形谱仪。在测试中，它对短寿命原子核金-202的质量测量精度，比国际最高水准足足提高了一倍！“看得准，才能摸清原子核的‘脾气’。”杨建成星空综合如是说。

　　“粒子越多，彼此间的静电排斥力就越强，极易‘炸群’。”加速器技术中心总体室副主任申国栋打了个比方。这就像要求一支人数极多的军队以极高速奔跑，还不能有一个人掉队。怎么破？团队独创了“六维相空间涂抹+独立时钟堆积”新方法，让离子在相空间上均匀散开，再分批、交错地精准注入，像编队飞行一样互不干扰，最终汇聚成实验所需的高品质束流。

　　路铺好了，跑道的洁净度也不能有丝毫马虎。离子奔袭的“高速公路”——真空管道，需要极致的洁净环境。

　　“我们打造了接近月球表面真空度的‘太空级’环境。”HIAF真空技术团队成员刘建龙形象地说。他们提出了“4毫米3D打印钛合金骨架+0.3毫米超薄壁蒙皮”的方案，用极致的“净”与“薄”，让束流跑得更快、更久。

　　让重离子获得高能量的关键，是高频系统。加速器技术中心高频技术室主任丛岩感慨：“我们历经10余年攻坚，突破了国外对高性能大尺寸纳米晶软磁合金环的产品禁售，攻克了整机核心技术难题，成功研制出国内首套高梯度油冷磁合金高频系统。”正是这套系统产生的强大射频电场，像冲浪一样不断“推”着离子加速，为HIAF突破流强瓶颈提供了核心动力。

　　“用处太大了！”杨建成介绍，在基础科学前沿，它有望帮助我国科学家合成第119、120号新元素；在航天领域，它能模拟太空辐射环境，测试航天器材料的抗辐射性能；在医疗领域，它推动重离子精准放疗和新型医用同位素研发，为抗癌带来新利器；在农业上，通过重离子辐照诱变，还能培育出更优的农作物品种。

　　从2009年提出构想，到2018年惠州动工，再到如今通过验收，项目团队攻克了多个世界级难题，实现了关键设备与核心软件的国产化自主可控。

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