北京雁栖湖畔，将点亮世界“最亮的光”！

发布者：隔水望伊人 2023-5-18 04:31

在怀柔雁栖湖畔，

一个“放大镜”形建筑，

约90个足球场大小。

3月14日这里成功加速

装置的第一束电子束，

向产生世界“最亮的光”

又迈进了一步！

在怀柔科学城，

座座“大国重器”正在落成。

朝霞映红北京怀柔科学城大科学装置（高能同步辐射光源）。卜向东摄

上述建筑将是我国首台

高能同步辐射光源，

也将是世界上亮度最高的

第四代同步辐射光源之一。

为了这一束电子，

一群“追光的人”等了约十五年！

填补空白的“追光人”

上世纪40年代末，科学界发现：当高能电子束团被强迫在环形同步加速器上，以接近于光速做回旋运动时，会在切线方向发射出电磁波，这就是同步辐射光，如同超级X光机，人们可以借助它观察到物质的微观结构。由此，世界各国开始了建设同步辐射装置来构建光源的“竞赛”。我国高能物理研究者始终认定：要建一台高能光源，填补空白。

2008年，中国科学院高能物理所高能同步辐射光源加速器部副主任李京祎和同事开始对建设高能同步辐射光源的必要性和可行性进行论证，历经近10年攻关，验证了技术路径的可行性，完成了装置的概念和工程设计。高能光源选址，则定在了北京怀柔科学城。

2019年6月，高能同步辐射光源破土动工，争分夺秒成为每位建设者的信条。工程指挥部成员的办公室墙上，挂着一份工程建设零级进度计划图，宏大的工程被细致分解为82步，成为52个分系统人员的“指挥棒”。一个个时间节点稳步推进的背后，是参与者废寝忘食忙碌的身影。

建设中的高能同步辐射光源。潘之望摄

自主创新啃下“硬骨头”

要造出第四代高能同步辐射光源，点亮最“亮”的同步光，物理和硬件技术上要啃的“硬骨头”一个接一个。

施工刚起步，一项地基施工的指标就让建设者们直呼“不可能”——防微振动控制目标要小于25纳米，即要实现结构“零沉降”。纳米，这个从未出现在建筑规范中的单位，却是未来光源实验精度的重要保障。装置建设团队反复试验，用4个月里无数次失败最终换来了答案：他们将光源储存环隧道及实验大厅地基用厚达3米的素混凝土进行基础换填，保障光源地基稳如磐石。

大装置里面的“小家伙”也难关重重。

光源直线加速器是电子的源头和第一级加速器，电子束要通过它加速到0.5吉电子伏特的高能量，其中关键部件之一是提供能量的微波功率源，需搭配“升级款”的固态调制器，但全世界仅有一家企业有成熟产品，且价格十分昂贵。

“我们下了决心，一定要自己研制出来。”李京祎语气坚定。团队成员前后钻研了3年，迭代了6个版本，实现了设计指标。最终，当固态调制器“就位”于光源现场，一项项测试数据在屏幕上跳动，均达到“满分”标准。这是代级的跃变！

期待世界“最亮的光”

历时近4年建设，曾经的荒草地上已经“长”出了三栋主体建筑，最大的圆环状建筑便是光源的核心。在建设过程中，“北京市、怀柔区和怀柔科学城全方位保驾护航，为‘大国重器’连通了‘生命线’。”李京祎说。

2022年冬天，是光源主体建筑封顶、科研设备启动安装的首个冬天。由于科研设备的准直精度普遍在10微米量级，环境温度的细微变化，都会导致设备准直精度下降。以储存环为例，其环境温度必须保持在正负0.1摄氏度范围内，才能保证磁铁等设备的就位精度。面对如此严苛的需求，怀柔区迅速协调，及时解决了光源装置区的水、电、供暖等问题……

今年3月，高能同步辐射光源直线加速器“满能量”出束，率先迎来“开门红”，每秒都有百亿量级的电子从电子枪“射”出，其中约90%的电子能顺利抵达末端，保证末端电荷量达到额定2.5纳库（1微库＝1000纳库）以上。这座“大国重器”向产生世界最“亮”的同步光再迈进一步。预计2025年，高能同步辐射光源将建成运行。