大的要来了!北京、上海、合肥、湾区四大加速器光源全面“焕新”

B站影视 欧美电影 2025-04-18 11:03 1

摘要:上周在两国总理见证下,HEPS法人单位—中国科学院高能物理研究所与西班牙同步辐射光源建设装备及开发联盟签署合作协议,约定在同步辐射光源领域开展合作以推动第四代同步辐射光源相关技术的研究发展,促进国际大科学装置开放共享。这或许意味着,在西班牙第四代同步辐射光源A

► 文 观察者网心智观察所

最近,北京高能同步辐射光源(HEPS)捷报不断。

先是上月底正式宣布启动带光联调,标志着这一设计亮度世界最高的第四代同步辐射光源装置建设进入冲刺阶段。

尽管HEPS还未最终建成,但其在全球科学界的影响力已开始显现。

上周在两国总理见证下,HEPS法人单位—中国科学院高能物理研究所与西班牙同步辐射光源建设装备及开发联盟签署合作协议,约定在同步辐射光源领域开展合作以推动第四代同步辐射光源相关技术的研究发展,促进国际大科学装置开放共享。这或许意味着,在西班牙第四代同步辐射光源ALBA-II建设中,中国将实现科研成果的“反向输出”。

中国人民的老朋友、泰国玛哈·扎克里·诗琳通公主,也在上周莅临高能同步辐射光源建设现场进行了考察,并表达了中泰基于光源开展多方面合作交流的希望。在心智观察所看来,此举同样是一个明显信号,为东南亚高能物理旗舰项目—暹罗光源的升级改造打开了想象空间。

需要特别指出的是,HEPS这个储存环周长达1.3公里的超级科学装置,还“只是”中国加速器光源全面跻身全球第一梯队的先声。

不同于HEPS的高能量区取向,由中科大国家同步辐射实验室建设的世界领先、亚洲唯一低能量区第四代同步辐射光源—合肥先进光源(HALF)也正加速落地,预计在2028年正式建成出光。

而在中能量区,中科院高能物理研究所筹划已久的第四代同步辐射光源—南方先进光源(SAPS),相关技术预研已取得丰富成果,预计在项目建成后,将与毗连的散裂中子源大科学装置一道,服务松山湖乃至粤港澳大湾区众多用户对世界先进第四代同步辐射光源装置的急迫需求。

目前国内累计服务用户最多、成果产出率最高的第三代同步辐射光源—上海光源,则选择自由电子激光(FEL)作为升级路径。作为我国迄今为止投资最大、建设周期最长的国家重大科技基础设施项目,上海硬X射线自由电子激光装置(SHINE)目前正在张江科学城加紧建设。

而在这条长达3公里的直线加速器“怪兽”之外,另一条FEL超级装置也已在深圳迈出实质性建设步伐。

不久前,“深圳综合粒子设施研究院”已正式更名“深圳先进光源研究院”,举办单位变更为南方科技大学,主管部门调整为深圳市科技创新局。知情人士对外透露,该院未来将主要承担建设深圳中能高重复频率X射线自由电子激光装置的使命,该项目是深圳首个通过国家发展改革委“窗口指导”的大科学装置,可行性研究报告于2024年7月获正式批复,项目总投资114亿元,其优势波段位于极紫外至软X射线波段,将与上海SHINE项目形成互补。

随着北京、上海、合肥、湾区四大加速器光源全面“焕新”,中国正急速崛起为全球光源大装置“高地”。

这些普遍达到世界最高性能水平的大装置,其意义不仅仅是证明中国在基础科学研究领域的实力与声望,对于众多尖端产业突破“卡脖子”瓶颈也有着重大意义。

一方面,加速器光源这一大装置本身技术含量就非常高,涉及高频、微波、高精度电磁场、稳定和脉冲电源、超高真空、高电压、精密机械、计算机自动控制、快电子学等各种先进设备、元件、材料的研发应用,其建设本身就将直接带动相关研究和产业化水平,技术成果外溢也将进一步提高我国广泛高技术产业发展。

另一方面,加速器光源对于新能源新材料、生物医药、光学等产业的最前沿研究也堪称必备手段,以全民关注的EUV光刻机研究而言,在拥有高品质光束线站的情况下,甚至可以在光源基础技术攻坚的同时,并行开展光学系统、工件台、光刻胶等其他关键分系统研发与工程验证,从而大大缩短开发周期。

同样值得一提的是,加速器光源的大跨越之后,100公里周长的那个人类物理研究“终极超环”,似乎也越来越接近现实。

上月底,欧洲核子研究中心(CERN)主任法比奥拉·吉亚诺蒂在接受法新社采访时曾表示,如果各成员国不批准欧核中心建造替代粒子对撞机,欧洲大陆可能会在基础物理学领域失去领导地位,而中国将取而代之。

吉亚诺蒂的表态,正是针对周长91公里的未来环形对撞机(FCC)项目在欧盟内部的争议。

相比之下,环形正负电子对撞机(CEPC)这一中国理论物理学界已讨论多年的超级工程,却一步步正在落实其细节。

自2012年我国科学家在国际上率先提出“希格斯工厂”CEPC概念以来,目前已相继完成概念设计报告(2018年)和加速器技术设计报告(2023年),关键技术预研取得一系列突破,推动了我国高频超导腔、高效速调管、磁铁、真空、束测、电源、半导体探测器、ASIC芯片等核心技术达到国际水平。

根据目前设计,CEPC对撞机采用双环结构,具有100公里周长,其研发工作与高能所正在建造的第四代6GeV高能光源项目(HEPS)协同进行,HEPS直接验证了CEPC诸多关键技术。

HEPS最后冲刺之际,CEPC加速器项目,也已做好进入工程设计报告(EDR)阶段的准备。

根据EDR阶段规划,2025年,CEPC方案将正式提交有关部门选择,有望作为十五五规划中的大科学装置项目,在2027年左右开工建设,2035年左右建成。

在现代物理研究的星空中,中国加速器光源群,已然正组成耀眼星座,而在它们照亮物理学世界的同时,“终极超环”CEPC也已在古老的东方大地上显露轮廓。

这不仅是物理学研究的"终极超环",更是中华民族从科技大国迈向科技强国的象征性跨越。我们有理由相信,随着关键技术攻关的深入推进,这座照亮人类认知前沿的灯塔,将在2035年前后璀璨绽放。

来源|心智观察所

来源:科技袁人袁岚峰视频

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