北京懷柔雁棲湖畔，整體建筑形似放大鏡的高能同步輻射光源（HEPS）是我國正在建設的最新一代同步輻射光源。近日，其增強器正式通過工藝驗收，這是HEPS建設過程中的又一重要裡程碑。

HEPS通過三級加速器（直線加速器、增強器和儲存環）將電子加速至接近光速，同時產生同步輻射光，利用同步輻射光穿透性強、高亮度、高強度和寬能譜等特點，可以幫助人們洞察更為隱秘的微觀物質世界，揭示物質微觀結構生成及演化機制。

人類的生存和發展離不開對光的利用和開發，人類文明史也是一部利用和開發光資源的歷史。除可見光外，光還包括無法用肉眼觀察的無線電波、微波、紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線等。光的波長和能量決定了光與物質的相互作用類型，不同波長的光可以像尺子一樣，測量不同尺度范圍內物質的結構。若要探測宇宙星球，可以選用無線電波﹔而要在原子分子尺度探測物質的微觀結構，則需要利用X射線。同步輻射光源是人類迄今所發明的最先進的X射線產生裝置和光子科學研究平台。它如同一個超精密、超快、超穿透能力的巨型X光機，通過小光束穿透物質表層，深入內部進行立體掃描，從分子原子尺度觀察微觀世界。

同步輻射是指速度接近光速的帶電粒子在做曲線運動時沿切線方向發出的電磁輻射，也叫做同步光。這個場景就像是在雨中快速轉動雨傘，沿傘邊緣的切線方向會飛出一簇簇水珠。與常規X射線相比，同步輻射光具有寬波段、高准直、高偏振、高亮度、高穩定性等優異性能，可以幫助人類觀察肉眼看不到的微觀世界。目前，全球正在運行的同步輻射光源有50多台，是數量最多、支撐學科范圍最廣的大科學實驗設施，被譽為“前沿科研的眼睛”“科技的燈塔”。同步輻射光源在生物大分子結構解析領域的相關研究已獲得5次諾貝爾獎，是現代科學不可或缺的大型研究平台。

要想看到物質裡的細節，就要有足夠的亮度。就像打個手電筒看東西，手電筒越亮，就能看得越清楚。光越亮，意味著探測的精度越高、速度也越快。迄今，同步輻射光源經歷了4次重要的技術升級和發展。經過第一代、第二代的積累，第三代同步輻射光源取得質的飛躍，採用小發射度電子束以及特殊設計的插入型輻射元件，產生高亮度的同步光。2017年，科學家利用同步輻射光實現對完整木乃伊內部完好無損的檢測，這是目前其他技術無法做到的。2020年，我國科研人員借助同屬於第三代光源的上海光源，率先解析新冠病毒關鍵蛋白的高分辨結構。

當前，全球已開啟第四代同步輻射光源，它將電子束進一步減低1—2個量級，將光源亮度提高2—3個數量級，其產生的更高亮度和更高相干性的同步光有助於相干X射線成像等新興實驗技術的發展，對材料科學、化學工程、能源環境、生物醫學、航空航天、科技考古等眾多基礎科學和前沿工程領域研究將產生重要推動作用。全球現已建成3台第四代同步輻射光源。未來5年，預計將再建成近10台。

高能同步輻射光源是我國重大科技基礎設施建設“十三五”規劃確定建設的10個重大科技基礎設施之一，是基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究的重要支撐平台。除了HEPS，我國已啟動建設合肥先進光源（HALF）。人們期待，隨著更多同步輻射光源的建成，人類對微觀物質世界的探索將獲得更多成果。

（作者分別為中國科學院高能物理研究所研究員、工程師）

《 人民日報 》（ 2023年11月22日 14 版）

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