铸核拓荒：建制化科研重塑兰州重离子创新范式
兰州重离子研究装置。
■本报记者 叶满山
方寸核域，暗藏宇宙万物的演化密码。从恒星元素诞生到物质底层规律，原子核的微观变幻，是人类探索自然本源的关键场域。作为全球基础研究的前沿硬核赛道，重离子核物理是大国科技博弈的战略高地，更是衡量一国核科学综合实力、抢占国际科研话语权的核心标志，世界科技强国常年在此深耕角逐、竞相突破。
布局陇原四十余载，中国科学院接续攻坚，建成我国规模最大、功能体系最完备的兰州重离子研究装置（HIRFL），填补国内大型重离子加速实验平台空白，筑牢我国核物理前沿研究的硬件基石。2021年，中国科学院印发《关于加强基础研究的若干意见》（以下简称“基础研究十条”），为大科学装置转型发展锚定方向。
依托顶层制度赋能，HIRFL科研彻底告别自由探索、分散攻坚的旧模式，全面迈入使命牵引、体系聚力的建制化攻关新阶段，为冲刺核素无人区、孕育世界级原创成果打通制度堵点、激活创新动能。
盘活科研资源，对接国家战略需求
“零散化的机时分配、碎片化的科研布局，严重制约了长线重大科研任务的推进。建制化科研最大的价值，就是精准整合稀缺科研资源，把装置优势、科研力量集中到国家最急需的前沿攻坚方向上。”中国科学院近代物理研究所（以下简称近代物理所）核物理中心副主任徐新星说。
“基础研究十条”的出台，精准破解了大科学装置基础研究的发展困局，明确了依托重大科技基础设施开展使命驱动、建制化攻关的路径。
以此为契机，HIRFL全面重构科研组织体系、资源配置模式和协同攻关机制。此前，束流申请以课题组为单位、短期单次为主，稀缺机时被零散课题挤占，而新核素合成等前沿攻坚需数千小时连续轰击，碎片化机时根本无法支撑；合作项目周期仅1至3年，课题结题即队伍解散，科研连贯性断裂，难以应对超重探索等长周期挑战。
为盘活稀缺科研资源、精准对接国家战略需求，近代物理所对照“基础研究十条”相关要求，创新组建多元构成的两级束流评审委员会，会聚所内资深专家、海内外院士及材料、生命、空间等交叉领域学者，独立、公正开展课题评审与资源配置，由此告别自由零散的探索模式，系统性疏通制约重大原创成果产出的各类堵点，让大装置的科研潜力充分释放。
2022年，国内首台专属超重元素研究加速器（CAFE2）建成投用，补齐超重核研究硬件短板。2024年起，CAFE2正式纳入HIRFL统一束流评审体系，创新推行重大科学任务专项机时切块保障制度。
2024年至2025年度，HIRFL一次性批复3600小时专项束流，以半数以上优质机时定向保障新核素合成、第八周期新元素探索等国家级长线攻关任务，坚决淘汰低价值、碎片化的零散课题。评审工作聚焦科学价值、战略契合度和科研履约成效，优先保障建制化定向攻关任务，剩余资源按评审排名分配开放课题，从源头实现稀缺束流资源的集约高效利用，让核心资源真正用在“刀刃上”。
搭建协同网络，凝聚建制化攻坚合力
破除单位壁垒、凝聚全国合力，是建制化科研的关键。
在“基础研究十条”的牵引下，近代物理所加强与高校院所、课题组合作交流，逐渐形成合力。依托重离子科学与技术全国重点实验室，牵头联动北京大学、哈尔滨工业大学（深圳）、中国科学院理论物理研究所、先进能源科学与技术广东省实验室等多家优势单位，组建长期稳定、权责清晰的建制化联合攻关组。
各方签订常态化长期协作协议，统一分工标准、数据共享规则、成果署名规范和知识产权分配机制，真正实现“地域分散、目标统一、平台统一、标准统一”的协同格局。
科研分工精准互补、高效联动：近代物理所作为牵头单位，依托HIRFL、CAFE2双装置优势，全权负责实验方案设计、束流精准调试、设备运维保障和原始数据采集。
各合作高校、科研院所发挥基础理论专长，深耕核结构建模、衰变机制解析、实验数据交叉核验、理论模型迭代优化，构建起“实验支撑理论、理论指引实验、双向闭环验证”的完整科研链路，摒弃了过去临时组队、结题即散的松散合作模式。
依托中国科学院一体化顶层统筹，HIRFL建立“统一申报、通讯初审、会议复审、公开公示”的全链条课题评审闭环，主动压缩低效自由课题，将科研布局精准聚焦原子核极限探索、先进核能基础、医用同位素研发、航天粒子防护等国家核心战略需求。
通过重构全流程运行机制，实现选题规划、束流调配、协同共享、成果发布、人才培育的一体化闭环管理，从根源上杜绝碎片化研究、低水平重复攻关，让基础研究更具系统性、前瞻性和战略性。
“建制化科研，是装置持续产出重大原创成果的核心底气。中国科学院的顶层设计、制度赋能和稳定支持，是HIRFL顺利发展的根本保障。通过全方位体系重构与机制创新，我们成功将大装置的硬件与平台优势转化为持续产出原创成果的核心创新优势。”近代物理所副所长王猛接受《中国科学报》采访时表示。
推动全链条攻关，催生重磅原创突破
新核素合成，被誉为核物理领域的“皇冠明珠”。每一种全新核素的发现，都是人类向微观物质禁区迈出的崭新一步，既为校验核物理基础理论、解密宇宙元素起源提供了核心途径，也为民生医疗、航空航天、先进核能等关键领域提供了核心数据支撑，基础价值与战略意义兼具。
缺中子重核、超重核区域是全球核物理研究的“无人区”，实验门槛极高、探测难度极大、实验周期漫长，是世界科技强国比拼核心科研能力的前沿赛场。长期以来，该领域的核心实验数据、理论模型、探测技术均被少数国家垄断，我国难以实现自主突破。
依托建制化科研释放的资源优势与协同红利，叠加CAFE2的硬件加持，HIRFL打通主加速器、大型储存环、高精度核谱仪、超重专用加速器的一体化联动链路，建成从束流产生、加速传输、核素捕获到精准鉴别的全闭环超重核研究平台，为我国自主攻坚全新超重元素、突破国外技术垄断筑牢硬件与制度双重根基。
双装置协同稳定运行两年间，建制化攻关体系的优势持续释放，重磅原创成果接连落地。2026年3月，科研人员依托一体化建制化攻关平台，在国际上首次合成并精准鉴别出新核素锫-235及其α衰变子核镅-231，实现我国在缺中子锕系核区研究的标志性突破。
该成果一举填补了缺中子锕系核区长期存在的观测空白，完善了重核衰变理论体系，精准界定了国际主流核结构模型的适配边界，为我国后续冲刺第八周期全新元素探索、抢占新元素研究制高点，打下了至关重要的实验根基。
“这项重磅原创成果，是中国科学院建制化科研模式落地见效的典型缩影。以往同类前沿实验普遍存在各单位各自为战、数据互不共享、实验理论脱节等问题，该研究实现了‘大装置支撑、高精度实验、多维度理论、标准化核验’的全链条攻关，是科研力量集中协同发力的结果。超高精度的前沿核物理探索绝不是单一团队能够独立完成的。”徐新星如是说。
截至目前，近代物理所依托HIRFL累计合成42种新核素，占全国新核素总量的95%以上。其中，2021年以来，新增10种新核素，持续丰富我国自主可控的重核实验数据库，推动我国重核素研究摆脱跟跑局面，跻身国际第一方阵，多条前沿细分赛道形成领跑优势。
面向未来，布局长远创新蓝图
立足HIRFL建制化发展成效与系列原创成果，中国科学院统筹全局、精准布局，打造兰州HIRFL、惠州强流重离子加速器（HIAF）两大国家级重离子装置南北联动、错位互补的全新发展格局。
两大装置统一纳入中国科学院建制化管理体系，执行统一的束流评审标准、数据规范并采用协同攻关机制，兼顾前沿基础研究与战略民生需求，全力打造世界级重离子原始创新策源地。
两套装置定位清晰、各展所长、互补增效：惠州HIAF凭借超高束流强度，主攻短寿命原子核精确测量、高能放射性束物理等国际空白领域；HIRFL深耕中能重离子物理基础研究，同时承担航天粒子防护、重离子肿瘤放疗、医用同位素研发等关键任务。
冲刺第八周期119号新元素合成，是当前超重核研究最核心的目标。近代物理所研究员张志远介绍，119号元素的探索，意在探寻元素周期表是否有尽头，尝试开辟周期表第八周期，力争产出首个以中国科学家为主合成的人造元素。依托HIRFL、CAFE2打造的国产大科学平台，高流强重离子束流供给、专项机时保障为119号元素研究提供了决定性支撑。
张志远表示，按照规划，未来3至5年团队将持续迭代升级核心探测设备与电子学系统，持续提升加速器性能，集中全国顶尖科研力量，全力推进119号新元素合成实验，加强国际合作，争取实现第八周期元素探索的历史性突破。超重元素的高难度科研探索，也会反向牵引加速器技术迭代，带动先进核能、医用同位素等应用领域技术进步，同时助力推动学科建设、培育核物理后备人才。
“我们将持续优化建制化基础研究体系，建成国际一流的重离子物理研究中心，打造国家级原始创新策源地。”王猛表示，未来十年，我国重离子基础研究将实现多点突围、持续突破，不断产出具有全球影响力的重大原创成果，在微观核物理前沿赛道持续擦亮中国科创名片。