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不少人经历过“学建筑就是盖楼”“学计算机就是修电脑”等让人啼笑皆非的专业误解。对清华大学的青年物理学者查皓来说，他也面临着类似的考验：该如何给人科普自己研究的是粒子加速器呢？“家人朋友听到我的专业名字，第一反应就是给火箭加速”，查皓戏谑道。事实上，粒子加速器最初是作为人们探索原子核内部结构的重要手段而发展起来的。要想了解物质的微观结构，首先要把它“打碎”，粒子加速器就是用高速粒子相互碰撞“打碎”对方，然后进一步了解其中粒子级别的信息。时间的车轮滚滚向前，人类对物质结构的认识方式从最原始的肉眼可见逐渐发展到借助放大镜、显微镜，而后粒子加速器、对撞机等设备横空出世，人类对物质结构的认识也开始深入到细胞、分子、原子和亚原子深层次，期间的每一层深入无疑都极大地推动了科技和社会的发展。而加速器这一新生事物不仅直接推动了人们对物质的微观认知，还在发展的过程中助力了安全检查、食品与药物加工、医疗的诸多国民经济领域的发展，这也成了查皓痴迷探索加速器的终极原因。查皓钟情加速器研究“年，科学家用加速器轰开了原子的大门，逐一发现了60多种粒子，一个新世界的大门就此应声而开。诺贝尔物理学奖差不多每3年就有一个成果是通过加速器发现的，至今已经有30多项获奖成果……”每当提起加速器，查皓的眼睛就亮了起来。在普通人眼中高深莫测的加速器，总是能被他讲得深入浅出，让人听得入迷。他经常称加速器为“人类伟大的发明”，任谁都能感受到他对加速器那种痴迷的热爱。也正是因为这份热爱，查皓的科研道路笔直地走向了加速器的研究。从清华大学工程物理系的本科时代起步，读完博士之后，查皓入选了欧洲核子研究中心的玛丽·居里学者。欧洲核子中心（也通常被称为CERN）是世界上最大的粒子研究实验室，坐落在瑞士和法国边境。在这里，查皓将自己的3年时间投入到一种被称为“X波段加速结构”新技术的研究中。该技术可以在短短1米长度内让粒子获得超过1亿伏特的加速，这差不多是一次闪电的电压。这项技术可以缩小粒子加速器的“个头”，让加速器变得更实用。据查皓介绍，像大型强子对撞机（LHC）这种“巨兽”型的机器，长度达到几十公里，令人望而生畏；而高梯度加速结构技术可以让类似的机器缩小至几公里，建造的难度也大大降低。虽然X波段加速结构技术具备很大的潜力和价值，但研究起来不容易。CERN和多家科研机构广泛合作展开了长达30多年的持续研究，使得该项技术逐渐走向成熟并开始实用。正是这段时间，查皓加入了X波段加速结构的研究，并取得了丰硕的研究成果。例如CERN下一代直线对撞机的项目计划，其加速结构方案的研究在年基本定型。查皓通过细致的工作发现该方案还可以进一步改进，最终为该方案降低了5亿欧元的建造成本。在年国际高梯度结构研讨会上，查皓还展示了一种全新的结构方案设计，被同行评价为该研究领域未来“最有潜力”的发展方向。加速器与医学的碰撞国外如鱼得水的研究生涯并没有让查皓安之如怡，他心中还有更远大的理想抱负。让查皓动了回国念头的动力来源于粒子加速器的另外一个应用方向——放射治疗设备：“X波段加速技术”不仅在大型装置加速器例如直线对撞机中大放异彩，还可以在小型加速器中广泛应用，例如放射治疗设备。放射治疗是癌症治疗的三大手段之一，放射治疗设备使用电子加速器产生的高能X射线杀伤癌细胞。与手术相比，放射治疗的最大优点是避免手术带来的高风险并减小创伤和痛苦，可直接通过放射治疗杀死肿瘤组织，从而起到“隔山打牛”的效果。有些早期癌症甚至可以只通过放射治疗手段就能得到治愈，成为早期癌症的标准治疗方法。据统计，放射治疗对癌症治愈的贡献达到40%，治疗成本却仅占总成本的5%，无疑是性价比极高的治疗手段。但目前我国放射治疗领域与发达国家相比差距巨大，人均放疗设备数量不足发达国家的1/5，而且低端和老旧设备偏多。因此大量增购放疗设备，既适应目前快速增长的治疗需求，也是更经济与高效的选择。据查皓介绍，“X波段加速技术”能够为放射治疗装置技术发展增添助力。放射治疗技术经过多年的发展，其治疗精度和安全性不断提高，副作用大幅度减小，已经摆脱了过去“治疗后掉头发”的形象。为了进一步提高治疗效果，下一代放射治疗技术开始往“定向消融”方向发展，通过更强力的辐射彻底根除肿瘤。这就要求放疗装置能够更精确地工作，其空间精度需要达到百微米级别（即数根头发丝直径）。这个精度对于数米尺寸和数吨重量的设备来说，目前的技术水平尚难完成。而“X波段加速技术”将加速器小型化，显著减小装置的体积与重量，有可能实现这样的精度，因此是未来放射治疗设备技术的很有潜力的方向。种种焦灼萦绕在查皓心头，想让“X波段加速技术”尽快走向医学应用的想法让查皓再也无法安定下来。彼时，已经有美国医用加速器的知名企业向他伸出橄榄枝，但为了心中那个隐隐的梦，加上国内科研界欣欣向荣的发展趋势，年年底，查皓毅然决然启程回国，年年初，在母校清华大学重新开始且行且悟的科研之旅。“加速器的未来是越来越明朗的，因为粒子束是件很有用的‘武器’，而能够‘操控’它，也将成为人类史上最伟大的成就之一。”带着这样的信念，查皓再度回到母校之时，没有任何初来乍到的不安，也省略了国内外科研环境差异的“水土不服”，一头扎进了紧凑型加速器装置的研究。在母校参与的“十三五”重点研发计划“X波段高稳定性小型化放射源模块”项目中，查皓与团队共同研制了X波段医用加速管，在测试中核心指标剂量率达到国外同类加速管的接近两倍。这个令人欣喜的结果在年8月召开的全国医用加速器会议上一经报告，就得到了众人的广泛

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