小小电子光速奔跑！用最“亮”的光探测微观世界

新时代新征程上，北京进一步深化改革、不断推进中国式现代化建设，发展不只是在城市的生长上，在科学技术上也是有飞跃式的进步。

1949年11月，中国科学院在北京成立。

1988年北京以中关村地区为中心建立第一个国家高新技术产业开发试验区。

2014年，“全国科技创新中心”城市新定位的提出，北京科技创新发展有了新方向。

从2014年到2023年，万人发明专利拥有量从48.2件提高到262.9件。国家高新技术企业从1.04万家提高到2.83万家。高技术产业增加值从4738.5亿元提高到11859.1亿元。

数字的变化，足以说明北京在科技创新方面的投入。这些年，北京以“三城一区”为主平台，统筹联动、融合发展，2023年创新型产业集群示范区承接三大科学城成果超过270个。现在我们总台记者何畅就在怀柔科学城一处最亮眼的大装置的调试现场，目前正在逐步迈入“全面运行”阶段。

总台记者 何畅：准确来说，这里的名称叫高能同步辐射光源。现场可以看到有许多的工作人员正在对着大屏幕上的实时数据进行监测，正在做的工作叫调束。

先来说，为什么把这里称为最亮眼的大科学装置。

是因为未来这里将发出世界上最亮的光，这个亮度要比太阳光还要亮1万亿倍。这么亮的光，居然是由小小的电子运动加速产生的。

外观像放大镜

探测微观世界的利器

从空中俯瞰这个大装置，它的整个造型就像一个巨大的放大镜，这也寓意着这里是一把探测微观世界的利器。

刚才说的小小的电子将在眼前这个大圆环中奔跑，跑得多快？接近光速！

眼前的五颜六色的这些装置就是各种精密的磁铁，电子未来就将在这些磁铁的包裹当中奔跑。

精细操作

利用电子运动产生最强光

这一切说起来很简单，做起来其实很极限。现在我手中拿的正是电子真正的跑道。

电子在这里面跑，跑得数量得够多，得接近光速，还不能碰壁，还得转弯。为了达到精准控制，这些设备的加工精度及安装误差就得控制在10微米的量级。

在这些仪器的控制下，调试电子的奔跑状态就是调束工作。

加速器建设成功

调束进入快行道

好消息是，就在10天前，监测图出现了这样的波形，这说明已经有3000亿个电子，能以近光速在大圆环中贯通循环了。

这意味着调束工作开始进入快车道，争取早日射出世界最强光。

仿如超大X光机

透视物质内部结构

制造最强的光到底用来干什么呢？换个场景来解答。

这里是高能同步辐射光源的实验大厅。墙里面就是储存环，未来电子从这样的预留孔中射出来就能产生最强的光。

为什么需要这么强的光呢？看这里！

这是一张出自医院的胸片，原理是用X光来探测我们人体的内部构造。同步辐射光源产生的光同样是来研究内部构造的，但不是人体，而是物质材料，比如像这样的钢板。

如此高密度高强度的金属想看到内部结构，自然需要更强的光。

以光为尺 丈量万物

最强光通过光束线的处理再来到实验站之后就可以展开实验了。

有了实验用光之后怎么开展研究呢？其中一个做法就是以光为尺，丈量物质结构。

这里有根头发丝，怎么用光测量它的直径呢？答案是光的衍射。

用光一打，墙上就出现了这样一段一段的衍射斑，可以通过测量光段之间的间距再加上特定公式，就可以反推出头发丝的直径了。

稳步推进

未来将为前沿领域提供创新动能

用这最强的光来研究物质的微观世界到底跟生产生活有何关系呢？

等正式运行之后，从航空航天材料到病毒蛋白质，未来都能在这里进行“体检”，助力像超导体的研究、新药物的研发等等，可以说是为航空航天、能源环境、生命医药等领域的原始创新提供最先进的研究平台。