中國啟用高強度重離子加速器設施 產生世界紀錄原子束

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中國正式啟動位於廣東省惠州的高強度重離子加速器設施（HIAF）科學運作。這是一個總投資達 3.84 億美元（約 RMB¥2.6 億）的科學綜合體，旨在發射有史以來最強烈的原子粒子束。《南華早報》報導，這個大型設施經過甘肅省現代物理研究所及多家合作機構的 16 年聯合努力而建成，建設工作於本週完成，為國際粒子物理學帶來重大進展。

HIAF 的獨特設計與功能

該設施的獨特之處在於能夠產生「最強烈的帶電原子束」。據報導，HIAF 每次脈衝所發射的原子數量是德國達姆施塔特先前紀錄的八倍。更多的脈衝粒子意味著每秒會產生大量的高速碰撞，從而將對短壽命奇異原子的數據收集時間從數月或數年縮短至數小時或數天。HIAF 首席工程師楊建成表示：「這些高速運動的離子就像微型子彈。通過將它們撞擊目標原子核或彼此相撞，科學家可以重現只有在星星內部或超新星爆炸期間才會出現的極端條件。」

與傳統的分段式加速器相比，中國的 HIAF 將三個系統整合為一個綜合設施。這個綜合系統包括一個 100 米（328 英尺）長的線性加速器、一個 570 米（1870 英尺）長的主環以及集成的儲存環。這種一體化設計將離子從初始點火提升至超高能量，並保持其循環以便重複測試。2026 年 5 月的一項研究指出，HIAF 是「全球首個整合超導線性加速器、同步加速和儲存環的重離子研究設備」。

這一獨特的組合將使脆弱的短壽命原子核被困住足夠長的時間，以便進行極為精確的測量。

HIAF 的科學與醫療應用

達到目前的成就並不容易。工程師需要設計超快速加速協議，並建造全球最大的超高真空系統之一，以防止雜散氣體分子影響粒子束的路徑。核物理學的核心目標是理解強相互作用物質，這幾乎構成了宇宙中所有可見質量。通過探索其起源、結構、演變及不同階段，旨在解碼構成廣袤宇宙的基本組成部分和物理法則。

除了探究宇宙之謎和元素週期表的極限外，HIAF 還提供了其他實用的好處。其強烈的重離子束能夠精確摧毀癌細胞，而不損傷健康組織。此外，該設施將生產稀有的放射性同位素，以用於先進的醫學成像。此外，HIAF 預計將測試航天器合金和衞星組件對抗宇宙輻射，幫助開發更耐用的材料，以用於深空探索。

HIAF 於 2010 年首次提出，並於 2011 年被指定為國家重大研究項目，於 2018 年 12 月動工。自 2025 年 10 月產生初始粒子束以來，該設施已經取得了早期科學成果，包括高精度核質量測量、材料輻射測試、稀有同位素生產以及對高帶電離子的先進研究。IMP 網站指出：「HIAF 將成為全球領先的重離子加速器之一，使科學家們能夠共同努力探索核圖譜中尚未發現的領域，接近實驗極限，開啟物理研究的新領域，並發展對社會有益的新概念和重離子應用。」

根據中國國家媒體的報導，這個先進的設施不會關閉大門，將對來自全球的科學合作夥伴開放。