“最快的刀、最準的尺、最亮的光”，這是科學家對激光的生動比喻。當激光跑出了加速度，又會(hui) 對癌症這個(ge) 頑疾產(chan) 生怎樣的威懾力？

新學期伊始，位於(yu) 北京市懷柔科學城的北京激光加速創新中心已是一片忙碌的景象。“我們(men) 剛剛完成了激光加速器各項設備的整體(ti) 聯通，首次實現了激光從(cong) 加速到傳(chuan) 輸的全部功能。”北京激光加速創新中心主任、北京大學物理學院副院長顏學慶自豪地向記者介紹，這標誌著世界上第一台激光質子癌症治療裝置基本建成，我國激光加速器研究實現了從(cong) “跟跑”“並跑”向“領跑”的轉變。

中共中央、國務院印發的《教育強國建設規劃綱要（2024—2035年）》指出，強化高水平研究型大學國家基礎研究主力軍(jun) 和重大科技突破策源地作用。使命在肩，向著困擾人類幾個(ge) 世紀的癌症，顏學慶帶領團隊發起了衝(chong) 鋒。

十年磨出“國之重器”

何為(wei) 加速器？在一樓展廳的激光加速腫瘤治療模型麵前，顏學慶做起了科普：“加速器是研究世界最基本的工具。”他舉(ju) 例說，如果一個(ge) 原始人撿到一個(ge) 核桃，想看裏麵有什麽(me) 的話，必須加速往地上砸，砸開以後才能看到內(nei) 部。

加速器是國際科技競爭(zheng) 的關(guan) 鍵領域。二十世紀以來，大約超過三分之一的諾貝爾物理學獎都與(yu) 加速器及其應用有關(guan) 。

“重大科技創新成果是國之重器、國之利器，必須牢牢掌握在自己手上，必須依靠自力更生、自主創新。”2018年5月，習(xi) 近平總書(shu) 記考察北京大學，顏學慶向總書(shu) 記介紹了微縮激光加速器裝置模型。總書(shu) 記的囑托，顏學慶銘記在心。

事實上，造器之路並非一帆風順。2006年，顏學慶在國際上率先提出借鑒“風帆原理”的穩相光壓加速新方法，卻遭到國外同行的質疑，“這張薄‘帆’做不出來”。

十年甘坐冷板凳。曆經成百上千次的失敗，2017年，加速器初步成形，顏學慶帶領團隊在北大建成國際上首台1%—5%能散、能量和電量可調的激光質子加速器與(yu) 輻照裝置。此後，他們(men) 又建成了世界上功率最高的1赫茲(zi) 重頻2拍瓦激光裝置。

更短的加速距離和更高的峰值流強，是新一代激光加速器的特點。顏學慶介紹，與(yu) 傳(chuan) 統的射頻加速器相比，新一代激光加速器加速距離縮小了上千倍，而峰值流強提高了上千倍。“峰值功率比全世界總的平均發電功率還要高100倍，如果轉換成溫度，它比太陽內(nei) 部還要高100萬(wan) 倍以上。”

激光何以加速？帶著疑問，記者換上隔離服、防塵帽和無菌鞋套，在風淋室全身清潔後，進入質子加速靶場，一排排銀色的真空腔體(ti) 映入眼簾。工作人員介紹，真空腔體(ti) 內(nei) 有大口徑反射鏡和反射式聚焦元件，可以把大口徑光束聚焦到一個(ge) 小點上，與(yu) 靶材相互作用後產(chan) 生瞬態極強電場實現質子加速，這個(ge) 過程被稱為(wei) “打靶”。

“類似於(yu) 用凸透鏡聚焦光線點燃火柴的原理。”顏學慶用手比畫著，“要讓1萬(wan) 億(yi) 億(yi) 個(ge) 光子，在同一時間整齊劃一地聚集到一個(ge) 比頭發絲(si) 還小100倍的點上。”

作為(wei) 北大深度參與(yu) 北京懷柔科學城建設並承建的重大科研項目，去年，北京激光加速創新中心正式完成工藝和設備驗收，16個(ge) 實驗研究平台和七大實驗室輔助設備平台全部建成投用。顏學慶介紹，作為(wei) 國際上最先進的激光加速平台之一，激光驅動的超快束流可以應用在多個(ge) 前沿領域，對於(yu) 腫瘤FLASH放療、核電池、核鍾、材料、能源和超快核物理等研究都將有重要意義(yi) 。

打造腫瘤治療“質子刀”

為(wei) 了這一瞬間的加速，這些年，顏學慶和團隊日夜兼程。如果說從(cong) 原理到樣機是實現了從(cong) “0”到“1”的突破，那麽(me) ，目前他們(men) 正在從(cong) “1”向“100”邁進：建成世界上第一台激光質子癌症治療裝置——飛秒激光“質子刀”，並推動其盡快在醫院落地，造福更多癌症患者。

記者一走進位於(yu) 中心一樓的“治療室”，目光立刻被正中央的一張白色治療床吸引，治療床正前方放置著金屬治療頭。顏學慶介紹，加速後的質子經過束流傳(chuan) 輸係統後，就變成了一把鋒利的“質子刀”，可以作用於(yu) 病灶。其原理是質子射束在抵達腫瘤病灶前，能量僅(jin) 有不足25%的釋放，抵達病灶時立即釋放至能量峰值，可一旦穿過病灶，釋放的多餘(yu) 輻射又趨近於(yu) 零。

“就像一顆精準製導的導彈，一路飛過去幾乎不消耗能量，直到抵達癌細胞的‘老巢’，才把能量全部釋放出來，把癌細胞‘炸’掉，而周圍的健康細胞則基本不受影響。”顏學慶說。

同時，團隊還在小鼠實驗中發現，超高流強質子束流不僅(jin) 能消滅腫瘤，未來還有可能激活免疫係統，抑製腫瘤擴散，從(cong) 而進一步開發出結合放療與(yu) 免疫治療的新型癌症治療方案。

數據表明，中國每年新增400萬(wan) 腫瘤患者，其中大約10%的病人屬於(yu) 早期腫瘤，90%的患者已經出現擴散，這對放療設備提出了更高要求。傳(chuan) 統射頻加速器雖可用於(yu) 臨(lin) 床局部腫瘤放療，但規模大、成本高，基建費用每台高達數十億(yi) 元。

“基於(yu) 激光加速器的質子放療係統實現了設備的小型化，一旦研製成功，可以安裝在醫院，能夠大幅降低癌症患者的治療費用。”顏學慶透露，中心擬與(yu) 北京大學第三醫院簽署協議，未來5年內(nei) ，希望國內(nei) 第一台飛秒激光質子刀落戶北京地區。

除了癌症治療，激光加速器有著豐(feng) 富的應用前景。顏學慶介紹，中心在多個(ge) 前沿領域開展了應用探索，比如激光加速器可用於(yu) 模擬太空環境中的高能輻射條件，幫助研究材料和設備在極端輻射環境下的性能和可靠性；通過高能離子束對材料進行輻照改性，探索新型納米材料的製備方法，這將為(wei) 先進材料的研發提供新的技術手段……

吸引“大先生” 培育“大人才”

去年10月，北京激光加速創新中心引入“強援”——諾貝爾物理學獎獲得者、法國物理學家傑哈·阿爾貝特·穆魯以北京大學講席教授的身份正式全職入職北京大學，指導北京激光加速創新中心加快打造成世界激光加速研究中心。

用“大裝置”吸引“大先生”、培育“大人才”，是顏學慶對中心的定位。目前中心已吸引20多位國內(nei) 外優(you) 秀科學家加入，近80位博士、碩士研究生在此研究學習(xi) 。

“學生進入中心後將加入不同的課題組，從(cong) 最基礎的激光實驗做起，在最真實的科研場景中鍛煉動手能力、培養(yang) 創新思維。”顏學慶介紹。

在這裏，一群年輕人全力跑出了加速度。

建立國內(nei) 第一台拍瓦激光質子刀觸發定時係統，是北大物理學院博士生何強友近期的重點任務。此前，他已成功完成拍瓦激光加速器的調光與(yu) 打靶係統的開發，並順利實現了質子出束。“這個(ge) 定時係統好比樂(le) 隊的指揮，負責引導係統中每個(ge) ‘樂(le) 手’在何時開始演奏，從(cong) 而實現協調配合，共同演繹出一段優(you) 美的樂(le) 章。”

為(wei) 了盡快推進這項工作，何強友保持著每天9點到中心，晚上11點離開的工作節奏。立誌做有價(jia) 值的科研，兩(liang) 年前，何強友選擇加入中心，“一想到自己做的研究能造福幾百萬(wan) 癌症患者，就覺得渾身充滿幹勁”。

北大物理學院博士生吳清範則忙著為(wei) “打靶”實驗做優(you) 化，他負責對激光進行表征調控，這是一項考驗耐心和細心的工作。吳清範將自己比作係統裏的一顆“螺絲(si) 釘”，“要腳踏實地，不斷磨煉專(zhuan) 業(ye) 本領”。

顏學慶透露，一個(ge) 以穆魯教授名字命名的“M大師班”也在籌備中，計劃近期從(cong) 大二學生中選拔，采取本碩博貫通式培養(yang) ，首批招生不超過10人，打造交叉複合創新型人才培養(yang) 新模式。

在實驗室二樓走廊的牆壁上，有一麵寫(xie) 滿了2025年的祝福語，其中，“加速成器”4個(ge) 大字格外醒目。

“希望中心能培養(yang) 一批頂尖科學家，為(wei) 中國飛秒激光技術引領世界作出更大貢獻。”顏學慶說。（本報記者 焦以璿）