“重离子大炮”探索微观世界奥妙，为前沿研究提供方向

广东惠州，清水绿水环抱间，一组红墙建筑静静伫立。这便是强流重离子加速器装置（HIAF）。经过近7年的建设，这座大科学装置已于4个多月前调试成功，实现束流全线贯通。

如今，这门世界领先的“重离子大炮”已蓄势待发。它将为探索原子核微观世界提供关键工具，推动新元素合成、核结构、天体演化等基础前沿研究，同时在同位素药物研制、新一代精准放疗装置研发等领域具有重大应用前景。

一场持续17年的技术创新突围战

“从提出设想到最终调试成功，我们花了17年时间。”中国科学院近代物理研究所副所长，同时也是HIAF总工程师杨建成提起这座装置，心中满是感慨。

2008年，当建设HIAF的设想被提出时，很多人对设备建设的构想还停留在“跟跑”阶段——国际上成功经验怎么做，我们就怎么做。但杨建成鼓励团队创新，用自己的方式设计装置。

挑战接踵而至，团队逐步突破。第四代离子源、超导直线加速器、快循环同步加速器……团队长期攻关，提出一系列创新技术方案，成功实现硬件指标的领先。

而在这个过程中，最困难的就是说服人。“你要说服很多人，让大家相信一项创新技术真的能用上去，这个过程中我们做了大量工作。”杨建成回忆道。

最终，一系列创新技术被写进方案，并成功落地。其中的“数字孪生驱动”大科学工程建设新模式还帮助团队快速梳理了6000余台（套）大型工艺设备、约500万个零部件、总长超过100万米工艺管线的综合排布，将整个装置的安装周期从国际惯例的2至3年压缩至8个月。

除了创新外，由于HIAF的建设地点不在中国科学院近代物理研究所的“大本营”甘肃，而在惠州。团队要异地作战，管理半径拉长，协调难度倍增。从建筑动工开始的7年间，团队不断往返于西北与岭南之间。“我们继承了近代物理研究所几十年来的传统，大团队作战，艰苦奋斗。”杨建成说。

2025年底，HIAF高质量完成建设。从兰州到惠州，这支队伍用17年时间，把一座世界领先的大科学装置“种”在了粤港澳大湾区。

大湾区核科学研究的“科技利器”

“重离子加速器是什么？它就像是大炮。”杨建成解释，装置之所以占地面积大，就是因为“炮弹”能打得越远越好，它的“爆炸”能力越强越好。“它的能量越高、流强越大，探索微观世界的能力就越强。”

HIAF就是这样一门“重离子大炮”。它长约2公里，能把重离子加速到接近光速，轰击目标原子核，产生极端的温度、压力和能量状态。

但这座装置的意义，远不止于“打得远”。它还能帮助科学家提升实验效率，让原本需要通过长时间积累的实验快速准确完成。

在应用领域，HIAF不仅面向新元素合成、原子核性质等核物理前沿研究，也在重离子治癌与新型医用同位素药物的研发、空天探测等方面具有重大应用前景。“它是一个面向世界科技前沿、面向国家重大战略需求、面向国民经济主战场、面向生命健康的综合性平台。”杨建成说。

更值得关注的，是它的国际化底色。

“我们这个装置，是要面向全世界科学家开放的。”杨建成说。未来，HIAF的用户委员会将进行组建，负责从全球科学家的申请中遴选实验项目使用这一装置，优中选优。

眼下，HIAF正等待进一步验收，核心系统指标已达标，测试实验陆续开展，科学家的申请通道尚未正式开启，但预约早已纷至沓来。“我们兰州装置的申请每年超过两万小时，实际能提供的只有几千小时。”杨建成说，HIAF建成后，竞争只会更激烈。

公众开放日也已提上日程。每年的开放日，将会有一大批普通人走进红墙之内，看一看这门“重离子大炮”的模样。

如今，国家正布局建设粤港澳大湾区国际科技创新中心，重大科技基础设施是其中不可或缺的一环。HIAF与正在惠州建设的另一装置——加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）一道，构成粤港澳大湾区核科学研究的“科技利器”。

“大炮”已经上膛，即将打向那些很难被看见的微观世界，揭开那些藏在原子核深处的秘密。粤港澳大湾区，也正在成为这场探索的新起点。

南方+记者 杨天智

【作者】 杨天智

【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端