在过去的2020这一年里,新冠病毒席卷全球,让全世界人类置身于生命健康的巨大威胁中,让科学防疫面临着严峻的考验,全球科学家前赴后继,用科技的力量对抗肆虐的疫情,而人类生命健康安全与社会科学技术发展的关系也日益引发人们思考。在当下与可见的未来,科学技术发展的态势会与人类的健康保障、国家的重大需求乃至全世界的文明进步愈加息息相关,而这对新时代的人才培养指明了新的途径,提出了新的要求。
北京大学物理学院激光等离子体实验室CLAPA长期致力于激光驱动的新型粒子源和辐射源的研究以期许未来能够用于免疫放疗,在这样全球化疫情的背景下,CLAPA的科研工作意义愈加凸显。经颜学庆等老师的积极推动,面向物理学院本科新生的以激光加速和免疫放疗为主题的交流会于12月26日下午在激光等离子体实验室开展。交流会邀请了几位一线科研的老师做会上分享与讨论,并采取线上线下同时进行的方式。颜学庆老师于会上做开场致辞,表示了对各位参会同学的欢迎,指出CLAPA近些年发展迅速,立足于前沿的问题研究比如能源发展和生命健康,实验上产生的超强离子束具有广泛的运用。随后马文君老师、林晨老师和杨根老师分别就激光加速与辐射原理、激光加速脉冲离子束的应用和癌症的早期诊断与放射免疫治疗进行报告。
图1 分享会开始颜学庆老师(右排第一位)为大家介绍CLAPA情况
图2 马文君老师为大家做激光加速与辐射原理主题报告
马文君老师首先通过形象的类比给大家介绍了如今10^21 W/cm2的超强激光所能产生各种极端条件,并介绍了世界上已有和在建的超强超短激光装置,给大家以深切的体会,激光的发展正逐渐从小型化应用走向大科学装置的应用;随后马老师介绍了激光驱动的靶后鞘场加速TNSA机制和光压加速RPA机制,实验产生的高能质子束能够用于放疗系统,但目前还有待发展;之后还对激光驱动稀薄等离子体的尾场加速机制进行了讲解,通过这种方式得到的高能电子可进一步产生高亮度X射线和太赫兹辐射,这样产生的光源具有尺度小、频谱宽的巨大优势;最后马老师简单介绍了CLAPA实验室目前已经取得了一系列成果,表示希望各位同学后面继续关注并加入我们CLAPA大家庭。
图3 林晨老师为大家介绍激光加速脉冲离子束的应用
林晨老师从激光加速脉冲离子束的多项应用展开讲解。首先老师介绍了激光加速质子束具有加速场强、加速距离小、能散大、散角大和初始束斑小的特点,可置于多项领域的应用,如高能量密度物理研究中温稠密物质(WDM)的产生;材料物理中极端条件下材料测试、材料抗辐照测试和离子束分析;此外还有超快动力学研究等应用前景。最后林老师指出由于高能离子束在介质中减速时,存在于射程尾端释放大量能量的布拉格峰,这一物理过程可用于癌症的离子束放疗。总而言之,激光驱动质子束具有短、小、强的特点,适用于很多高、精、贵的领域,未来商用的超高功率高重频激光器会是我们这个领域的发展方向。
图4 杨根老师为大家做癌症的早期诊断与放射免疫治疗主题报告
杨根老师首先指出当前全世界癌症对人类生命健康的威胁不容小觑,提高癌症患者生存率依赖于早期诊断和有效治疗转移瘤。目前临床90%以上的癌症患者死亡原因是癌细胞的转移,对转移物质基础——循环肿瘤细胞(CTC)进行早期诊断具有重要临床意义。但CTC检测面临着比例低、成分复杂、无特殊标志的挑战,而老师们正致力于构建基于物理方法的癌症诊断和治疗一体化平台;其次杨老师还指出随着计算机技术的快速发展,采取放疗手段治疗癌症可以“看得准、打得准”,相比于传统的化疗更加安全有效,而激光加速离子放疗(FLASH)可以产生超高剂量率,下一代FLASH放疗还需要解决的关键基础问题有适合临床使用的激光加速质子放疗装置和单发计量脉冲时间间隔的精确调控;最后杨老师还介绍了辐射诱导的远端效应,通过采取放疗与免疫治疗的联合,未来我们也有希望有效治疗已转移瘤。
图5 寿寅任师兄为大家介绍CLAPA实验室情况
报告结束后,同学们在会议室与老师们共进晚餐,就报告内容继续与老师们进行了深入的交流讨论,随后又在赵研英老师与实验室师兄们的带领下进入了CLAPA实验室进行参观,大家对激光器与加速器的结合表示非常新奇,参观过程中踊跃提问。相信通过这样一次活动,同学们对激光加速器及其在癌症治疗和放疗免疫治疗应用都有了一定的了解,积极思考科技发展的未来之路,让科学研究与社会需求的融合在心中生根发芽。
观看完整视频:链接:https://pan.baidu.com/s/1AAi-ZwcMepZr9yqBP_0Bnw 提取码:kq6g