大國之“光” 當人類凝視宇宙的深邃，總渴望借助一束光穿透未知。大科學裝置正是這樣一束光——它照亮微觀粒子的精妙舞蹈，解碼生命起源的原始密碼，甚至讓轉瞬即逝的量子躍遷凝固成可供研究的“標本”。 此次，我們重磅推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》，以“光”為線索，走進這些中國大科學裝置的殿堂，聚焦激光與光源領域的核心設施，開啟一場跨越時空的“追光之旅”—— 從每秒振蕩萬億次的飛秒激光，到能穿透物質骨骼的同步輻射光源，從捕捉“幽靈粒子”的地下迷宮，到再現太陽核心能量的超強激光裝置…… 在這里，我們將以全景視角展現這些科學利器的非凡魅力，揭秘這些“超級工具”如何解碼微觀世界、探索宇宙奧秘、賦能人類生活。 從南海之濱到燕山腳下，從地下實驗室到深空觀測站，中國大科學裝置集群正編織著一張立體的創新網絡。 據透露，目前，中國已建成運行57個大科學裝置，在材料、能源、生命科學等領域構筑起立體化創新矩陣。這些被稱為“國之重器”的超級工具，不僅是衡量國家科技實力的標尺，更是人類探索自然奧秘的階梯。 當我們凝視這些照亮未知領域的“中國之光”，看到的不僅是科技實力的具象刻度，更是一個文明古國在創新長跑中重新定義領跑姿態的“精神光譜”。今日推出《大國之“光”——中國大科學裝置巡禮系列報道》之四上海光源： “鸚鵡螺”藏著“火眼金睛” 在上海張江科學城的綠意中，一座酷似“鸚鵡螺”外殼銀白色螺旋建筑靜立著——它不是科幻場景，而是我國首臺第三代同步輻射光源——上海光源。 這束比太陽光亮萬億倍、比普通X光亮百億倍的“超級光源”，仿佛擁有一雙“火眼金睛”，能看清病毒結構、原子排列，甚至“凍結”化學反應瞬間。 數據顯示，自2009年開放以來，上海光源已服務近800家單位、9萬余人次科研人員，支撐產出220篇《科學》、《自然》等頂級期刊論文，助力百澤安、華堂寧等國產創新藥上市，破解了高鐵材料、芯片光刻等“卡脖子”難題。 今天，我們走進這座“科學燈塔”，看它如何用一束光，照亮人類探索微觀世界的征途。 “鸚鵡螺”里的超級顯微鏡 藍天白云下，“鸚鵡螺”外殼的銀白色金屬在陽光下泛著柔和光澤。這座占地約300畝的建筑，已成為我國大科學裝置的標志性地標。 若走進“螺殼”內部，眼前的景象令人震撼：一個周長432米的環形加速器（儲存環）宛如一條蜷縮的“能量巨龍”，其中2.2萬億個電子以接近光速飛馳，每轉一圈就釋放出高強度電磁波。 這些電磁波經過“條分縷析”，轉化為從遠紅外到硬X射線的“光家族”，通過外側34條光束線、46個實驗站，精準照射到細胞、病毒、材料樣品上。 “這束光的亮度有多強？”上海光源科學中心主任趙振堂院士曾經打了一個非常形象的比喻：“如果把普通X光比作一盞路燈，上海光源的光就像一輪永不熄滅的太陽，且能量高度集中?！?/p> 在這樣的光下，蛋白質分子的結構不再“猶抱琵琶半遮面”——過去需要幾天甚至幾周才能解析的病毒蛋白結構，如今幾小時就能完成；飛機發動機葉片的金屬疲勞裂紋，能在納米尺度下“原形畢露”；就連化妝品中添加的納米顆粒如何滲透皮膚，也能被“拍”得一清二楚。 從2004年破土動工到2009年正式開放，上海光源僅用52個月就完成建設，創下當時國際同類裝置最快的建設速度。 從最初7條光束線到如今的34條，它用15年時間完成了“從追趕到領跑”的跨越，成為全球最繁忙的中能同步輻射光源之一——每年開機7000小時，實驗供光5500小時，仍只能滿足1/4的用戶申請。 15年磨一劍的“追光”路 上海光源的故事，始于一群科學家的“野心”。 1993年，方守賢、丁大釗、冼鼎昌三位院士聯名建議：“中國需要一臺第三代同步輻射光源！” 彼時，國內同步輻射研究尚處空白，連關鍵部件都要依賴進口。但中國科學家偏要“自己造”——從預研階段的140人團隊，到建設時的千余人協作，他們用10年立項、52個月建設，攻克了加速器設計、真空波蕩器研制等核心技術。 最艱難的是首臺真空波蕩器的自主研制。這種“超級磁鐵”能為同步輻射光“增亮”，但國外公司工期延誤，團隊決定“背水一戰”。 “我們啃下了高精度磁體加工、超高真空密封等技術硬骨頭，僅用11個月就造出了國內首臺真空波蕩器！”一位參與研制的工程師回憶。 2009年2月6日深夜，當這臺“中國造”波蕩器在儲存環上調試出第一束硬X射線時，中控室里的歡呼聲穿透了整個夜晚——中國從此有了自己的第三代同步輻射光源。 建成只是起點。“光源建成之時，就是改造啟動之日?！倍诠こ讨?，團隊又突破了低發射度儲存環、高穩定性束流控制等技術，使上海光源的性能提升3倍，成為“世界上最亮的同步輻射光源之一”。 如今，它不僅能做“常規體檢”，還能開展超快過程觀測、原位環境模擬等“高難度動作”，真正實現了從“能用”到“好用”的跨越。 上海光源的“超能力” 上海光源的“超能力”，源于同步輻射光的獨特性質。 與普通X光相比，它的“亮度”是萬億倍級的——這相當于把一盞燈的光聚焦到一根頭發絲百萬分之一的粗細；“準直性”極佳，能像手術刀一樣精準切割樣品；“相干性”出色，能拍出物質結構的“3D高清大片”。 更關鍵的是，它能覆蓋從遠紅外到硬X射線的“全波段”，就像給科學家配備了一把“萬能鑰匙”，能打開從生命科學到材料科學的所有“門”。 這種“超能力”，讓上海光源成為多學科的“萬能平臺”。 在生命科學領域，科研人員用它解析了新冠病毒刺突蛋白結構，為疫苗研發提供了關鍵靶點；在材料科學領域，他們觀察到了T1100級碳纖維內部的原子排列，助力我國打破國外壟斷；在能源領域，他們揭示了鋰電池充放電時的“微結構演變”，為企業優化電池性能提供了依據。 “過去做研究，我們得去國外光源排隊；現在上海光源不僅‘夠亮’，還‘夠快’，我們的實驗周期從半年縮短到一個月！”中科院物理所一位研究員感慨。這束光，不僅照亮了實驗室，更照亮了中國科技的“自主之路”。 這束光如何點亮產業未來？ 如果說基礎研究是“0到1”的突破，那么上海光源的價值更在于推動“1到100”的轉化。 在生物醫藥領域，它支撐百澤安（PD-1抑制劑）、華堂寧（多格列艾汀片）等國產創新藥上市，其中百悅澤（澤布替尼）全球銷售額已超百億元；在新材料領域，它助力中復神鷹實現T1100級碳纖維量產，打破了日本企業的長期壟斷；在高端制造領域，它為復興號列車的高鐵齒輪做“疲勞測試”，為京滬高鐵的軌道材料“把脈問診”。 更令人振奮的是，上海光源正在催生“光子科學集群”。 隨著二期工程投用，張江科學城已聚集上海光源、硬X射線自由電子激光裝置等20個大科學設施，未來將建成世界三大光子科學中心之一。今后，在這里，科學家可以一站式解決從基礎研究到產業應用的大部分問題。 這束光，還在悄悄改變我們的生活?；瘖y品企業用它分析防曬霜中納米顆粒的吸收效率，新能源企業用它優化鋰電池的電極材料，甚至文物修復師也用它“透視”古陶瓷的內部結構……上海光源，正從“科學重器”變為“產業引擎”。 從“鸚鵡螺”中射出的這束光，照亮的不只是實驗室里的微觀世界，更是中國科技自立自強的道路。它不僅讓科學家“看見”了未知，也讓產業界“抓住”了未來。這束光，正在書寫屬于中國科技的新篇章。
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