在懷柔雁棲湖畔，一個(gè)周長(zhǎng)1.36千米的“放大鏡”形建筑群占據(jù)了967畝的區(qū)域，約90個(gè)足球場(chǎng)大小。今年3月14日，這里剛剛成功加速了裝置的第一束電子束，向產(chǎn)生世界“最亮的光”又邁進(jìn)了一步。

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位于懷柔科學(xué)城的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施北京高能同步輻射光源 北京日?qǐng)?bào) 記者 潘之望攝

從星辰大海到生命演化，人類對(duì)未知領(lǐng)域的探索離不開大科學(xué)設(shè)施。在懷柔科學(xué)城，一座座“大國(guó)重器”正在落成。其中，這個(gè)被稱為“探測(cè)微觀世界利器”的“放大鏡”，格外引人注目。這將是我國(guó)第一臺(tái)高能同步輻射光源，也將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一。

十年磨一劍。一群“追光的人”，等待世界最“亮”的同步光。

“為這一束電子束，我們等了約十五年?！敝袊?guó)科學(xué)院高能物理所高能同步輻射光源加速器部副主任李京祎感慨。光，照亮了物質(zhì)世界。李京祎和同事，是一群“追光的人”。

上世紀(jì)40年代末，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)：就像雨中快速轉(zhuǎn)動(dòng)的雨傘，傘邊緣切線方向會(huì)飛出一簇簇水珠一樣，當(dāng)高能電子束團(tuán)被強(qiáng)迫在環(huán)形同步加速器上以接近于光速做回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)在切線方向發(fā)射出電磁波，這就是同步輻射光。

與常規(guī)光源相比，同步輻射光亮度高、覆蓋頻譜寬，就像是超級(jí)X光機(jī)，人們可以借助它觀察到物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。自此，世界各國(guó)開始了建設(shè)同步輻射裝置來構(gòu)建光源的“競(jìng)賽”。

北京，是我國(guó)第一個(gè)大科學(xué)設(shè)施的誕生地。

玉泉路旁，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)“一機(jī)兩用”，進(jìn)行著正負(fù)電子的高能對(duì)撞。1988年至今，依托對(duì)撞機(jī)和北京同步輻射裝置，我國(guó)科研人員已產(chǎn)出一系列世界級(jí)科研成果，世界上第一個(gè)SARS冠狀病毒主蛋白酶蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)就在此得到解析。

北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) 來源：中科院高能所

而為了“看”到納米級(jí)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，放眼世界，發(fā)射度更小、亮度更高、分辨率更高的新一代光源建設(shè)從未停步。一步慢，步步慢，時(shí)不我待。這是我國(guó)高能物理研究者的信念——要建一臺(tái)高能光源，填補(bǔ)空白。

時(shí)針轉(zhuǎn)回2008年。這群“追光人”開始對(duì)建設(shè)高能同步輻射光源的必要性和可行性進(jìn)行論證，歷經(jīng)近10年攻關(guān)，驗(yàn)證了技術(shù)路徑的可行性，完成了裝置的概念和工程設(shè)計(jì)。高能光源選址，則定在了北京懷柔科學(xué)城。

2019年6月，高能同步輻射光源破土動(dòng)工，爭(zhēng)分奪秒成為每位建設(shè)者的信條。工程指揮部成員的辦公室墻上，掛著一份工程建設(shè)總進(jìn)度計(jì)劃圖，宏大的工程被細(xì)致分解為82步，成為52個(gè)分系統(tǒng)人員的“指揮棒”。一個(gè)個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)穩(wěn)步推進(jìn)的背后，是參與者廢寢忘食忙碌的身影。

北京懷柔科學(xué)城大科學(xué)裝置（高能同步輻射光源） 北京日?qǐng)?bào)特約攝影 卜向東

期待世界“最亮的光”2025年在北京照亮

歷時(shí)近4年建設(shè)，曾經(jīng)的荒草地上已經(jīng)“長(zhǎng)”出了三棟主體建筑，最大的圓環(huán)狀建筑便是光源的核心。

“在光源的建設(shè)過程中，北京市、懷柔區(qū)和懷柔科學(xué)城都給了我們很大的支持，全方位保駕護(hù)航，為‘大國(guó)重器’連通了‘生命線’。”李京祎說起，2022年冬天，是光源主體建筑封頂、科研設(shè)備啟動(dòng)安裝的首個(gè)冬天。由于科研設(shè)備的準(zhǔn)直精度普遍在10微米量級(jí)，環(huán)境溫度的細(xì)微變化，都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備準(zhǔn)直精度下降。以儲(chǔ)存環(huán)為例，其環(huán)境溫度必須保持在正負(fù)0.1攝氏度范圍內(nèi)，才能保證磁鐵等設(shè)備的就位精度。

面對(duì)如此嚴(yán)苛的需求，懷柔區(qū)迅速協(xié)調(diào)，及時(shí)解決了光源裝置區(qū)的水、電、供暖等問題?！澳莻€(gè)冬天，我們和光源的設(shè)備都感到特別溫暖?！崩罹┑t笑道。

今年3月，高能同步輻射光源直線加速器“滿能量”出束，率先迎來“開門紅”，每秒都有百億量級(jí)的電子從電子槍“射”出，其中約90%的電子能順利抵達(dá)末端，保證末端電荷量達(dá)到額定2.5納庫(kù)（1微庫(kù)＝1000納庫(kù)）以上。這也意味著，這座“大國(guó)重器”進(jìn)入科研設(shè)備安裝、調(diào)束并行階段，向產(chǎn)生世界最“亮”的同步光再邁進(jìn)一步。預(yù)計(jì)到2025年，高能同步輻射光源將建成運(yùn)行。

現(xiàn)在，光源最大的“環(huán)形加速跑道”——儲(chǔ)存環(huán)的安裝正在進(jìn)行。光源投入運(yùn)行后，儲(chǔ)存環(huán)中電子束在奔跑的過程中，將產(chǎn)生高亮度的同步光，幫助科研人員“照亮”實(shí)驗(yàn)樣品，更好地解析物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及演變。

與儲(chǔ)存環(huán)一墻之隔，便是未來供用戶開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)站，大到飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、小到病毒蛋白質(zhì)，都能在這里“體檢”。

“基礎(chǔ)研究是科技發(fā)展的基石，我們期待光源的第一束光盡快到來！”李京祎說。

“這是物理學(xué)家夢(mèng)寐以求的研究平臺(tái)”

小于1毫開爾文的極低溫、超過300吉帕斯卡的超高壓、至少26特斯拉的全超導(dǎo)磁體強(qiáng)磁場(chǎng)以及約100阿秒的超快光場(chǎng)……這是中國(guó)科學(xué)院物理研究所在懷柔科學(xué)城落地建設(shè)的綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置所能提供的實(shí)驗(yàn)條件。

所謂極端條件是指在實(shí)驗(yàn)室中人為創(chuàng)造出來達(dá)到或接近目前技術(shù)極限的條件。上述這組條件，意味著該裝置能夠提供比宇宙的背景輻射溫度還低幾千倍的極低溫，接近地心壓力的超高壓，比地球磁場(chǎng)高出幾十萬(wàn)倍的強(qiáng)磁場(chǎng)，以及能捕捉到千萬(wàn)億分之一秒畫面的“高速攝影機(jī)”。

“這是全世界物理學(xué)家夢(mèng)寐以求的研究平臺(tái)?！敝锌圃何锢硭鶓讶嵫芯坎恐魅螀瘟φf，“如果把綜合極端條件下的科學(xué)探索過程比喻成探礦尋寶，有了這個(gè)綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置，我們就可以看得比別人更遠(yuǎn)、挖得比別人更深，收獲也比別人更多?！?/p>

除了擔(dān)任中科院物理所懷柔研究部主任，呂力的另一個(gè)身份是綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置首席科學(xué)家。近年來，利用極端實(shí)驗(yàn)條件取得創(chuàng)新突破，已成為科學(xué)研究發(fā)展的一種重要范式。

工欲善其事，必先利其器。2003年，中科院物理所成立工作小組，開始籌劃綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置的建設(shè)。四年后，呂力第一次來到懷柔，參與裝置的選址工作，“當(dāng)時(shí)，裝置所在的這片區(qū)域還都是農(nóng)田、林地，后來，懷柔科學(xué)城慢慢建起來了，雁棲湖已經(jīng)成為‘國(guó)際會(huì)都’，周圍的環(huán)境真是大變樣?！?/p>

2017年，綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置正式啟動(dòng)建設(shè)。這是懷柔科學(xué)城內(nèi)第一個(gè)開工的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是第一個(gè)進(jìn)入科研狀態(tài)的大科學(xué)設(shè)施。它與其他大科學(xué)設(shè)施相比，最大的特點(diǎn)在于綜合化、集群化，每個(gè)極端條件都不是獨(dú)立的，是“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，幫助科研人員進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究。

建設(shè)大科學(xué)設(shè)施的過程，也是攻關(guān)克難的過程。呂力提到，有些儀器購(gòu)買困難，研究人員就從零開始、自主研發(fā)。2022年12月20日，綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置全面進(jìn)入試運(yùn)行階段，20個(gè)平臺(tái)均面向中外用戶開放預(yù)約。科學(xué)家們第一次可以在家門口做實(shí)驗(yàn)，自是難掩激動(dòng)。首批通過性能工藝測(cè)試的5個(gè)實(shí)驗(yàn)站開放普通課題預(yù)約申請(qǐng)時(shí)，就收到57份申請(qǐng)，申請(qǐng)者中包括36家國(guó)內(nèi)外科研院所、高等院校和高新企業(yè)的一線科研團(tuán)隊(duì)。

“多年來，我一步步看著懷柔科學(xué)城建設(shè)得越來越好，園區(qū)越來越熱鬧?！眳瘟ζ诖辛舜罂茖W(xué)設(shè)施，能幫助科研人員做出更多優(yōu)秀的成果。

（北京日?qǐng)?bào) 記者 劉蘇雅 ）

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