第 1 集 · B2 · 7 分钟
激光科普 · 第1集 · 激光讲座第二讲
物理学家科尔日马诺夫在科普讲堂讲超强激光，语速稳，术语跟着例子走。 开头：这是一根三公里长的管道，
中俄字幕
Это труба длиной три километра,
这是一根三公里长的管道，
по которой ускоряются электроны.
电子在其中被加速。
Да? И энергия, которую электроны получают,
是吗？电子经过这段距离后获得的能量，
пройдя всё это расстояние,
等于五十吉电子伏特。
равна пятидесяти
等于五十
гигаэлектронвольт.
吉电子伏特。
запомните цифру пятьдесят.
请记住数字五十。
а вот это петаватный лазер, который
而这是安装在美国的拍瓦级激光器，
установлен тоже в Соединенных Штатах
同样位于美国，
Америки, лазер BELLA, и который
即BELLA激光器。
предназначен для ускорения электронов в
用于加速电子
релятивистской лазерной плазме.
相对论激光等离子体中。
Эта комната, ну вот, может раза в три
这个房间，嗯，大概比这个大三倍，
побольше вот этой, большую часть которой
其中大部分空间
занимает лазар.
被激光器占据。
участок ускорительный, где, собственно,
这是加速段，电子加速就发生在这里。
происходит ускорение электронов.
电子在此处被加速。
имеет длину один метр, вот такой.
长度为一米，就是这样的。
Там три километра, здесь один метр.
那边有三千米，这里只有一米。
Ну, правда, энергии чуть поменьше, там
嗯，不过能量略小一些，那边
было пятьдесят, а здесь десять кэв.
原本是五十，而这里是十千电子伏特。
то есть что я хочу этой картинкой сказать
也就是说，我想通过这张图表达什么？
лазерные ускорители являются более
激光加速器更加
компактными, следовательно, более
紧凑，因此也更加
дешевыми, а следовательно, более
便宜，因而也更加
доступными. Почему так происходит?
易于获取。为什么会这样？
Ну почему мы не можем вот здесь уменьшить
那么，为什么我们不能在这里缩小
размер линейного ускорителя?
直线加速器的尺寸？
Ну проблема в том, что чтобы
问题在于，若要
уменьшить длину, надо увеличить поля
缩短长度，就必须增强电场和磁场。
ускоряющие. Если вы начинаете увеличивать
加速的。如果你开始增大
поля ускоряющие, они
加速场，它们
становятся настолько большими, что
会变得如此之大，以至于
начинают разрушать ваши электроды, которые
开始破坏产生这些场的电极，
эти поля создают.
这些场由电极产生。
вы загружаете электроды и больше нечем
你已将电极加载到极限，再也无法
создавать эти поля
产生这些场了。
вот в общем очень просто
总之，道理非常简单：
Почему здесь в лазерной плазме нет такой
为什么激光等离子体中不存在此类问题？
проблемы? Да потому что вы уже разрушили
因为电极早已被破坏。
вещество. Вы пульнули туда сверхмощным
物质。你们用超强激光照射那里，
лазером, и оно у вас уже превратилось в
激光，它立刻就变成了等离子体，全部烧毁了。
плазму, все сгорело.
等离子体，全部烧毁了。
и вы только только вот успели оттуда
刚来得及从那里
электрончики извлечь а после этого там
提取出电子，之后那里
все разлетается во все стороны.
全都向四面八方飞散开来。
Таким образом, вы просто не...
因此，你们根本就……
не ограничивайте себя полями, которые не
不要局限于那些不会破坏目标的场。
разрушают вашу мишень.
不要局限于那些不会破坏目标的场。
Вы специально разрушаете мишень, просто вы
是特意破坏目标，只是你们
учитесь управлять этим разрушением так,
学会掌控这种破坏，
чтобы более эффективно извлекать из него
从而更高效地从中获益。
пользу для себя.
从而更高效地从中获益。
есть такой пятоватный лазер и в нашем
有一种名为‘ пятоватный ’的激光器，我们
институте я вот привел тоже
研究所我也带来了它的照片用于对比。
его фотографию для сравнения он чуть
它比美国安装的那套激光装置略小一些，
поменьше чем вот тот лазерный комплекс
它比美国安装的那套激光装置略小一些，
который установлен
它比美国安装的那套激光装置略小一些，
в соединенных штатах америки но тем не
它比美国安装的那套激光装置略小一些，
менее Для чего это нужно все- таки вот
它比美国安装的那套激光装置略小一些，
эти все протоны, электроны, конечно они
这些质子、电子，当然它们
сами по себе большой пользы не несут.
本身并没有太大用处。
Вот я остановлюсь, пожалуй, на двух таких
接下来，我将重点介绍其中两个应用，
приложениях, которые мне кажется особо
我认为它们尤为
важны, потому что они имеют отношение к
重要，因为它们与医学相关。
медицине. Вот первое это так называемые
第一个是所谓的
протонные. терапия
质子治疗，
раковых опухолей.
用于治疗癌症肿瘤。
Ну, я думаю, все более менее представляют
我想，大家对现有的癌症治疗方法
себе, какие есть способы лечения рака.
多少都有些了解。
Один из самых
最常见的之一是
распространенных- это радиотерапия
放射治疗
или рентген терапия.
或X光治疗。
Что происходит?
发生了什么？
То есть у вас есть опухоль, вы берете
也就是说，您有肿瘤，然后取
рентгеновский
X射线
источник, облучаете
源，照射
опухоль, опухоль померает.
肿瘤，肿瘤就会死亡。
Отлично. В чем проблема?
很好。问题是什么？
Проблема показана вот здесь.
问题就显示在这里。
У вас опухоль находится где- то в глубине.
您的肿瘤位于深处某处。
Вот слева картинка.
左边是图像。
Где- то в глубине.
在深处某处。
И когда вы пытаетесь рентгеном, ну тут
当您尝试用X光检查时，这里……
специально делают, конечно, чтобы с разных
当然会特意从不同角度拍摄，
сторон получать, когда пытаетесь получать
当您试图通过X光获取图像时，
это рентгеном, то вы неизбежно
就不可避免地
получаете не только
不仅得到
саму опухоль,
肿瘤本身，
но и все, что вокруг.
还有周围的所有组织。
Вот вы видите красное это, там, грубо
您看到的这个红色区域，大致来说，
говоря, то, что опухоли, но синее, желтая,
就是肿瘤，而蓝色、黄色，
зеленая— это здоровые ткани, которые
绿色代表已接受照射剂量的健康组织。
получили свою дозу.
已接受照射剂量。
что конечно вызывает огромные проблемы и
这当然会引发严重问题，而且
вот эти все проблемы
所有这些问题
реабилитации после рентгенотерапии они в
都与放射治疗后的康复相关，它们
основном связаны как раз с тем что вы
主要正是由于您
затронули очень большое количество живых
损伤了大量活体
нормальных здоровых тканей
正常健康组织。
в чем преимущество
优势在哪里
протонов преимущество протонов если
质子的优势是什么，如果
использовать вместо рентгена
用质子替代X光
они тоже доставляют дозу они тоже можно
它们同样会带来辐射剂量，同样可以
облучать больные клетки и убивает
照射病变细胞并杀死它们
их. Их преимущество заключается в том, что
它们的优势在于
у них есть чёткая граница, на которой они
它们具有明确的停止边界
останавливаются.
在此处停止
Вот если вы выбрали энергию протона и
例如，如果你设定了质子的能量并
поставили его, вы точно знаете, что вот в
将其定位，你就能准确知道它将停在
этой точке он остановится и дальше не
这一点上它将停止，不再
пройдёт ни один протон, ни один протон.
任何质子都不会穿过，没有任何质子。
Это качественное отличие протонного
这是质子照射与X射线照射的本质区别。
облучения от рентгеновского.
这是质子照射与X射线照射的本质区别。
И поэтому, когда вы облучаете рентгеном,
因此，当你使用X射线照射时，
то вот смотрите, у вас вся заднегрудочная
请看，你整个胸后部区域，比如这里，是的，它，或者这里，
часть здесь, например, да, она, или вот
比如这里，或者这里，整个区域都是。
здесь вот, весь вообще.
整个区域都是。
если мы смотрим соматические картинки,
如果我们观察体细胞图像，
практически весь мозг свободен от
几乎整个大脑都未受照射。
получения радиации.
辐射接收。
то есть протоны являются намного более
也就是说，质子要强得多
избирательными.
具有选择性。
пространстве.
空间中。
Сейчас протонная радиотерапия применяется
目前，质子放射治疗正在全球应用，且快速发展。
в мире, она активно развивается.
它在全球范围内应用，且正积极发展。
Проблема в чём?
问题在哪里？
Проблема в том, что чтобы она работала,
问题在于，要使其发挥作用，
вам нужны протоны высокой энергии.
您需要高能质子。
Это означает, что вы должны организовать
这意味着您必须建立
лабораторию, больницу, где рядом с большим
实验室、医院，旁边就是大型
ускорителем.
加速器。
Много у нас больших ускорителей
全球范围内，我们拥有许多大型加速器。
в мире. Ну, много, но не очень.
嗯，数量不少，但也不算特别多。
Вот таких лабораторий протонных, по
像这样的质子治疗实验室，
протонной терапии,
即质子治疗中心，
их там, я боюсь соврать на самом деле,
说实话，我担心自己会说错，
штук 20-30 в мире, наверное.
全球大概有二三十家。
В России была одна единственная в Дубне,
俄罗斯曾有一家，位于杜布纳，
и, по- моему, её закрыли, я не знаю,
而且据我所知，它好像已经关闭了，我不太确定。
сейчас она заново.
现在她正在重新开始。
зано работе, да, Игорь, да, Игорь говорит,
重新开始工作，是的，伊戈尔，是的，伊戈尔说，
работает, хотя я там не был.
它在运行，尽管我本人没去过那里。
Значит. это это вот фактически
也就是说，这实际上
единственный у нас в россии
我们俄罗斯境内唯一的
Лазерное ускорение
激光加速器。
потенциально может стоить намного дешевле,
其潜在成本可能低得多，
он может быть доступен фактически
它实际上可以普及到
областному центру.
地级市。
Таким образом эта терапия стала бы
因此，这种疗法将变成
доступна большему количеству людей.
让更多人能够使用。
Ну там есть свои сложности, поэтому тут
嗯，那里存在一些自身难点，因此这里
вряд ли стоит ожидать прорывов в ближайшие
短期内不太可能出现突破性进展，
годы, но тем не менее.
但尽管如此。
И второе направление, которое я хотел бы
我想介绍的第二个方向是
рассказать, где применяется
相位对比X射线成像技术的应用。
петалотонный лазер и могли бы найти свое
飞秒激光器，它有望得到广泛应用。
широкое применение,
有望得到广泛应用，
это фазоконтрастная рентгенография.
即相位对比X射线成像。
Ну, рентгенография, да, это...
嗯，X射线成像，是的，这……
получение снимков с помощью рентгена, ну
通过X光拍片，嗯
то, что там делают
就是他们在那儿做的检查
при переломах или при флюорографии.
用于骨折或荧光透视检查。
И вот справа показано
右边显示的是
картинка которая получается обычно
通常得到的图像
来源：Artem Korzhimanov (lecture), Fancy Studio (animation), Krassotkin (camera, editing, upload) · CC BY 4.0