中国向全世界宣布:新科技创下世界之最,最高可比太阳亮1万亿倍
文 | 青茶
前言
提到放大镜,大家多想到桌面小巧工具,而北京怀柔科学城有台巨型“放大镜”,它就是高能同步辐射光源HEPS。
它发出的光比太阳强一万亿倍,是亚洲首台第四代同步辐射光源。
作为顶尖科研设备,它能窥探原子级结构,助力病毒蛋白研究、人脑解析和药物研发,标志着中国基础科学设施走在世界前列。
这台“超级放大镜”,会给各科研领域带来多少突破性进展?

中国HEPS超级放大镜
从2019年立项到2025年完成整体工艺验收,HEPS的建设历时六年,耗资50亿元,承建单位是中国科学院高能物理研究所。
整个设备的设计理念和施工难度都是世界顶尖水平。
它的主体看起来像一个巨大的放大镜,实际上由环形储存环和复杂管道系统组成,首尾相接的长度接近1.4公里。
电子在管道内以接近光速的速度环绕,每秒可以旋转数万圈。

正是这种高速运动产生的超强X射线,使得科研人员能够突破物质表层,直接观测微观结构,达到原子级精度。
HEPS属于第四代同步辐射光源设备,在全球同类设备中仅有三台,亚洲唯一一台。
与第一代和第二代设备相比,第四代设备在束流体积、亮度和稳定性上实现了质的飞跃,能够将束流体积缩小至少100倍,使光线更集中、更亮,微观世界的结构清晰呈现。

设备环绕主体结构设置了14个光束线站,未来还将继续增加,以便更多科研团队同时进行研究。
它不仅适用于生物分子结构的研究,也可广泛应用于材料科学、物理学甚至脑科学领域。
HEPS的设计和建造,将基础科学研究和技术创新推向了一个新的高度,为全球科研提供了宝贵资源。

微观世界的宏大视野
HEPS的真正价值在于它能够把微观世界呈现得宏大而清晰。
在生物科学领域,这台设备能够解析蛋白质、病毒以及其他生物大分子的三维结构,为药物研发提供精准数据。
在新冠疫情期间,科研人员利用类似设备,快速解析了新冠病毒主蛋白酶的结构,科学家据此设计出针对性药物,阻断病毒与人体分子的结合,从而实现抑制病毒作用。
这类设备的使用,使得科学研究从宏观观察进入精确微观层面,每一次实验都可能带来重大的科研突破。

在脑科学研究中,HEPS也显示出巨大潜力。利用硬X射线成像站,科研团队可以对动物乃至人脑进行微观观察,将数百亿神经元的结构清晰呈现。
放大后的图像分辨率可达到50K像素,而日常电脑屏幕通常只有2K或4K,这意味着微观结构的数据量极其庞大,一套原始扫描数据可能需要上千个硬盘存储。
通过这些数据,科学家能够深入了解脑部结构和功能,对阿尔茨海默症、脑肿瘤等疾病的研究提供全新视角和数据支撑。
微观世界的宏大视野不仅令人震撼,也让科学研究获得了前所未有的精度和可能性。

科研应用的前景
HEPS的出现,标志着中国在高能同步辐射领域完成了技术迭代。
与早期设备相比,第四代HEPS不仅在光源亮度和束流稳定性上大幅提升,还能同时支持更多科研团队开展实验,实现资源最大化利用。
每个光束线站都配备独立研究空间,允许多组科研团队同步进行实验,从生物大分子到脑科学,从物理材料到化学反应,都能得到精确观测。
这种高并发的科研能力,使得HEPS成为全球科研人员竞相申请使用的核心设施。

应用范围方面,HEPS不仅能用于基础科学研究,还将对应用科学产生深远影响。
在药物设计中,它可以提供原子级别的蛋白质结构数据;在材料科学中,它可以解析新型合金或半导体的微观排列;在脑科学中,它可以重建神经网络结构,支持疾病研究和治疗方案设计。
随着更多光束线站的建设和技术进一步迭代,HEPS将成为全球科学家进行微观研究的首选平台,也将推动中国在基础科学和应用研究领域取得更多原创性成果。

中国科技实力的展示
HEPS不仅面向国内科研人员开放,也欢迎国外科研团队申请使用。
截止目前,已有百余名科研人员在排队等待使用设备,显示出全球科学界对这类顶尖设施的迫切需求。
中国建成HEPS,充分体现了在基础科学设施建设上的实力和远见,为全球科研提供了先进平台。它不仅是实验设备,更是国际科学合作的重要桥梁。
未来,借助HEPS的研究成果,中国科研人员将在生物、物理、材料和脑科学等多个领域与国际同行展开深度合作,提升全球科学整体水平。

HEPS的成功建设,也标志着我国重大科学基础设施项目取得新的里程碑。
中国规划的77项重大科学基础设施项目中,已有接近一半建成并投入使用。
这些设施构成了中国科学研究的坚实底蕴,为未来科技创新提供了有力支撑。
HEPS不仅展示了中国在科研装备上的顶尖水平,也彰显了国家在基础科学领域的战略眼光和国际影响力,是推动科技进步和社会发展的重要基石。

结语
HEPS超级放大镜的亮相,是中国在基础科学领域的一次里程碑式突破。
它将微观世界呈现得前所未有的清晰,让科学家能够观察蛋白质、病毒、脑神经乃至材料的原子级结构,极大推动科研进程。
随着设备逐步开放,国内外科研人员都将受益于这一世界级科研平台,微观世界的秘密将被逐步揭开。
HEPS的建设和应用,不仅彰显了科技实力,也为未来生物、物理、材料以及脑科学研究奠定坚实基础,成为推动中国科技创新的重要引擎。
中国超级放大镜的问世,将让微观世界从抽象走向真实,从模糊走向清晰,未来科研的无限可能正在眼前展开。
参考资料:
《媒体探访中国“超级放大镜”!创世界之最,可比太阳亮一万亿倍》 北京日报 2025年12月23日
《我国首个“巨型放大镜”,中国科学院高能同步辐射光源通过工艺验收,比太阳亮一万亿倍》 IT之家 2025年10月29日
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