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北京怀柔科学城最近有个大新闻,10月29日,被称为“超级放大镜”的高能同步辐射光源(HEPS)通过工艺验收,正式从建设阶段转向运行阶段。

这可不是普通的科研设备,它是亚洲首台第四代同步辐射光源,也是目前全球最亮的光源之一。

今天咱们就聊聊这个“大家伙”到底有多厉害,对中国科研意味着什么。

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咱们国家搞同步辐射光源可不是一天两天了。

之前已经在北京、合肥、上海建成了三台第三代同步辐射光源,这些光源就像超级显微镜,能帮科学家看到物质的微观结构。

但这三台都是中低能区的,有些科研需求它们还真满足不了。

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比如航空发动机叶片,内部结构复杂,传统检测方法要么看不透,要么容易损伤叶片,第三代光源能量不够,也只能“望片兴叹”。

既然第三代光源不够用,国家肯定得想办法。

HEPS就是在这样的背景下立项的,专门填补高能区的空白。

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这块地选在怀柔科学城,占地976亩,光那个环形加速器就有1300多米长,走一圈得花20分钟。

建设的时候,光是那些精密部件的安装调试,就难倒了不少工程师。

毕竟要达到第四代光源的标准,精度要求极高,任何一点误差都可能影响光源质量。

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全球现在有六十多台同步辐射光源,但第四代高能光源没几个。

法国的ESRF-EBS、美国的APS-U、日本的SPring-8,再加上德国的PETRAIII,这四个是国际上的“第一梯队”。

咱们的HEPS一建成,直接跻身这个行列,而且部分指标还能跟它们掰掰手腕。

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这可不是简单的“数量增加”,而是从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”的跨越。

HEPS最核心的优势,得从三个“高”说起:高能量、高亮度、高时间分辨率。

这三个本事加起来,让它成了科研领域的“多面手”。

先说说高能量

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HEPS的电子束流能量能达到6GeV,打在靶上产生的X射线光子能量高达300keV。

这是什么概念?普通医院的X光机只能穿透皮肉,它能直接穿透几厘米厚的金属。

之前跟一个搞材料的教授聊天,他说第三代光源看金属内部缺陷,就像隔着毛玻璃看东西,模糊不清,HEPS这一下就把窗户擦干净了。

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比如航空发动机叶片,用HEPS一照,内部的微小裂纹、气孔都能看得清清楚楚,而且是无损检测,叶片一点都不受损伤。

这对提升飞机安全性来说,太重要了。

能量高只是HEPS的一个本事,它另一个绝活是“看得细”,也就是亮度特别高。

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比第三代光源高出2-3个数量级,这意味着它能把光斑聚焦到微米级,甚至纳米级。

蛋白质晶体结构解析一直是生物医药领域的难题,很多蛋白质结构复杂,传统光源亮度不够,要么看不清楚,要么需要大量晶体样本。

HEPS亮度上来了,哪怕只有一小块晶体,也能快速解析出结构。

这对新药研发来说简直是“神助攻”,知道了蛋白质结构,就能针对性设计药物分子,研发效率能提高不少。

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还有个本事更绝,就是高时间分辨率,能达到皮秒级。

皮秒是啥概念?一秒等于一万亿皮秒,这就相当于给原子级的动态过程拍“慢动作”。

比如化学反应,以前科学家只能知道反应前和反应后的状态,中间过程怎么发生的,原子怎么移动的,基本靠猜。

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HEPS来了,就能实时捕捉这些动态过程,就像给化学反应装了个“高速摄像机”。

这对理解化学反应机理、开发新型催化剂太有用了,很多之前搞不清的科学问题,这下可能就有答案了。

HEPS能用到的地方可不少。

除了刚才说的航空航天和生物医药,能源领域也离不开它。

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核反应堆里的材料,长期在高温高压辐射环境下工作,性能会怎么变化?用HEPS能实时监测材料的微观结构变化,帮工程师设计更耐用的反应堆材料。

考古学家也高兴坏了,以前研究文物,要么得拆开,要么只能看表面,HEPS能在不损伤文物的情况下,给内部结构做三维成像,比如青铜器的内部铸造痕迹,都能看得明明白白。

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HEPS通过工艺验收,标志着它从“建得成”迈向“用得好”。

接下来就是科学家们“大显身手”的时候了,预计会有大量科研团队来这里做实验,产生一批原创性成果。

更重要的是,这样的大科学装置能吸引全球顶尖人才,培养一批年轻科研人员,形成“人才洼地”。

毕竟好的平台对科学家来说,吸引力太大了。

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同步辐射光源这东西,普通人听着可能觉得离自己远,其实咱们用的手机芯片、吃的靶向药、坐的飞机,背后都有它的影子。

HEPS的建成,不光是中国科研实力的体现,更是推动科技自立自强的重要一步。

以前有些核心技术咱们得看别人脸色,现在有了自己的高能光源,就能在更多领域掌握主动权。

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现在HEPS已经开始试运行,第一批实验项目很快就要启动。

想想未来几年,科学家们在这里破解一个又一个科研难题,心里还挺激动的。

这个“超级放大镜”,注定会成为中国科研的“新名片”,照亮微观世界的同时,也照亮中国科技的未来。