太陽是我們這個世界中最亮的光源，每天早晨，都是它用第一縷晨曦，給無盡的黑夜帶來光明，當(dāng)它從地平線上噴薄而出時，世間的一切都會沐浴在它的光輝之下。它的光芒強(qiáng)到讓人不能直視。然而你能想象嗎？有一種人造裝置發(fā)射的光，居然能比太陽光還亮萬億倍。它就是我國上海同步輻射裝置發(fā)出的同步輻射光。
同步輻射光，簡單來說，就是高速運動的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電磁輻射。它具有亮度高、頻譜寬、方向性好等諸多優(yōu)點，是科學(xué)家們研究微觀世界的得力助手。
在微觀世界的探索征程中，同步輻射光宛如一把神奇的鑰匙，為我們打開了一扇扇通往未知的大門。它能讓物質(zhì)“纖毫畢現(xiàn)”，在生命科學(xué)、凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)等眾多學(xué)科前沿基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。而我國在這一領(lǐng)域不斷攀登高峰，如今，首個高能同步輻射光源取得新進(jìn)展，正朝著成為探測微觀世界的國之重器大步邁進(jìn)。
大家都知道，醫(yī)院里使用的X光雖能拍攝出肉眼看不見的器官和組織，但與同步輻射光相比，亮度卻相形見絀。上海光源同步輻射裝置釋放的光，亮度是普通X光的百億倍、千億倍，甚至比太陽光還要亮萬億倍。如此強(qiáng)大的光源，讓人們能夠在原子和分子尺度上觀察物質(zhì)，為科學(xué)研究帶來了前所未有的機(jī)遇。
作為我國自主研制的第一臺第三代同步輻射裝置，上海光源自2009年開放以來，便成為了科研界的“寵兒”。它外觀酷似“鸚鵡螺”，矗立在張江科學(xué)城，不僅是當(dāng)?shù)氐牡貥?biāo)，更是我國大科學(xué)裝置建設(shè)的杰出代表。
走進(jìn)“鸚鵡螺”殼內(nèi)，實驗大廳里那碩大的環(huán)形裝置格外引人注目，這便是同步輻射光源的核心部件——電子儲能環(huán)，又名環(huán)形加速器。在這個周長432米的環(huán)形加速器中，能量為35億電子伏特的電子束以接近光的速度飛行，在拐彎時放射出高強(qiáng)度電磁波，經(jīng)過“條分縷析”，形成不同波長的、高品質(zhì)的同步輻射光，波段從遠(yuǎn)紅外到硬X射線，傳送到實驗站的待測樣品上。
上海光源大科學(xué)裝置的規(guī)模不斷擴(kuò)大，性能也持續(xù)提升。2009年開放運行時，它只有7條光束線、不到10個實驗站，如今已經(jīng)延展出34條光束線、46個實驗站。盡管每年開機(jī)時長達(dá)7000個小時，其中實驗供光約為5500小時，但也僅能滿足1/4的機(jī)時申請，足見其受歡迎程度。
在這里，同步輻射光照射在細(xì)胞、生物體、物理和化工材料等實驗樣品上時，會產(chǎn)生衍射、散射、折射、吸收等現(xiàn)象，引起樣品的激發(fā)、電離和碎裂等，科學(xué)儀器同步記錄下它們的各種反應(yīng)信息或變化，經(jīng)處理后以一條條曲線、一幅幅圖像呈現(xiàn)，為科研人員揭示自然奧秘提供了關(guān)鍵線索。
上海光源的建設(shè)歷程，凝聚著我國幾代科學(xué)家的心血。早在1993年，方守賢、丁大釗、冼鼎昌3位院士根據(jù)國際發(fā)展趨勢和我國科學(xué)研究的需求，提出建設(shè)第三代同步輻射光源的建議，并很快得到了中國科學(xué)院和上海市的支持。歷經(jīng)10年立項和52個月緊張建設(shè)，上海光源以世界同類裝置最少的投資和最快的建設(shè)速度，成為當(dāng)時國際上性能指標(biāo)領(lǐng)先的第三代同步輻射光源之一。在建設(shè)過程中，科研人員攻克了一系列重大關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出重要部件的樣機(jī)等，為上海光源的建成奠定了堅實基礎(chǔ)。
上海光源不僅建得好，更用得好。運行開放16年來，它圍繞科學(xué)前沿、國家重大需求與產(chǎn)業(yè)核心問題支撐用戶開展創(chuàng)新研究，在多個學(xué)科領(lǐng)域產(chǎn)生了一批具有國際影響力的研究成果。
上海光源第一批用戶包信和院士團(tuán)隊，利用上海光源同步輻射X射線吸收（XAFS）原位分析技術(shù)優(yōu)勢，產(chǎn)出“納米限域催化”領(lǐng)域一系列重磅成果，并獲得2020年度國家自然科學(xué)獎一等獎；中國科學(xué)院物理所丁洪團(tuán)隊，利用上海光源在國際上首次發(fā)現(xiàn)了外爾費米子。這些成果不僅推動了學(xué)科的發(fā)展，也為我國的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級作出了重要貢獻(xiàn)。
如今，我國在高能同步輻射光源領(lǐng)域又邁出了堅實的一步。北京高能同步輻射光源，作為我國首臺第四代同步輻射光源，由中國科學(xué)院高能物理研究所承建，2019年6月啟動建設(shè)。
目前，高能同步輻射光源直線加速器、增強(qiáng)器已滿能量出束，儲存環(huán)完成全環(huán)閉環(huán)安裝。設(shè)施建成后，可發(fā)射比太陽亮度高1萬億倍的光，將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一。它將與我國現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補(bǔ)，面向航空航天、能源環(huán)境、生命醫(yī)藥等領(lǐng)域用戶開放，為我國的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新提供更強(qiáng)大的支持。
此外，合肥光源作為我國首個專用同步輻射裝置和自主建設(shè)的第二代同步輻射光源，歷經(jīng)升級改造后，在國內(nèi)唯一優(yōu)化在極紫外至軟X射線能區(qū)，為我國多領(lǐng)域前沿研究提供了重要支撐。而第四代同步輻射光源“合肥先進(jìn)光源”也正在加速落地中。
我國高能同步輻射光源正在不斷發(fā)展和進(jìn)步，正變得越來越亮，三臺大國重器齊競輝，這在全球都是罕見的，這也是我國科技實力不斷提升的生動體現(xiàn)。這些大科學(xué)裝置將成為我國探測微觀世界的國之重器，為我國的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新注入強(qiáng)大動力，推動我國在科技領(lǐng)域不斷攀登新的高峰。
消息來源：央視新聞3月27日報道《中國科學(xué)家造出比太陽亮萬億倍的光》
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