可拍原子運動過程 揭秘地下30米的“國之重器”

來源：央視新聞客戶端

坐落在上海張江的硬X射線自由電子激光裝置是“十三五”國家重大科技基礎設施建設規劃優先啟動項目，也是上海（長三角）國際科技創新中心核心空間載體——張江科學城重大科技基礎設施集群的旗艦裝置，是我國實現2035年建成科技強國戰略目標進程中不可或缺的重要力量。這項大科學裝置于2018年4月開工建設，計劃于2027年底建成。目前建安工程已經全面交付，工藝設備全面進入制造、安裝集成、調試調束的關鍵階段。硬X射線自由電子激光裝置建成后將為提升國家基礎研究創新能級發揮重大作用。

總臺央視記者 申楊：在位于地下30米的硬X射線自由電子激光裝置直線加速器隧道，這個裝置為什么安置在地下呢？是因為這套裝置在運行的過程當中，對震動和噪聲的要求很高。在上海這樣繁華的大都市，裝置安置在地下受到的影響會更小。這個硬線裝置是張江綜合性國家科學中心大科學裝置集群中比較重要的大科學裝置之一。硬線裝置坐落在這里，更加方便科學家們在這里進行科研項目研究。

被稱為“超級攝像機”可拍原子運動過程

X射線大家不陌生，但硬X射線自由電子激光了解的人并不多。它被稱作“人類探索微觀世界的超級攝像機”。為什么這么說？一般的X光，只是個照相機，僅能拍到原子靜止的照片，有時還比較模糊。那是因為原子運動時速度太快，抓不住、拍不清。

但硬X射線自由電子激光裝置就相當于超高速攝像機，不僅可以拍到原子運動的過程，還可以把這個過程拍成“慢動作電影”。一張照片和一部電影的對比，差距很顯然。而且，拍的可是原子的電影。原子的大小是頭發絲的三十萬分之一，這樣說來，可能大家對硬X射線自由電子激光裝置有了比較直觀的了解。

零下271℃下 裝置將電子加速變成光

記者所在的隧道是產生硬X射線自由電子激光的第一步，這里是整個裝置的示意圖，可以看到電子蛻變成光的過程。整個裝置共分為五個工作井，有十條隧道。在裝置的源頭就是電子產生的地方，它要經過一段接近光速的加速，進入波蕩器，最后變成光。聽起來很簡單，實際上從一個電子變成光這個過程非常不容易。旅程中諸多艱險：速度不夠不行、溫度不夠不行、電子數量不夠也不行。

像這些藍色罐子，這里面由上萬個零部件構成，其中就有目前世界上較為先進的超導電子加速器。它是工作在零下271攝氏度的液氦里。 無論是低溫系統還是超導電子加速器，這兩項核心技術都只有極少數國家掌握，那么中國就是其中之一。

未來或將大幅縮短新藥研發周期

總臺央視記者 申楊：能不能用比較通俗的例子講一講最終形成的光能發揮哪些作用？

上海硬X射線自由電子激光裝置副總經理 劉志：舉一個與我們距離比較近的例子。比如藥物研發，以前研發新藥，科學家要花十幾年甚至幾十年，去摸索藥物分子和病毒、細胞的結合方式，因為看不清它們的微觀結構，所以在不停地試錯，不僅時間長而且成本極高。而有了這臺裝置，能直接拍下病毒、蛋白質的原子結構，快速找到藥物作用的靶點，大大縮短新藥研發周期，未來針對癌癥、疑難雜癥的特效藥，都可能因為這臺裝置會加速問世。

總臺央視記者 申楊：除了在這方面，其他還有哪些方面能用到？

上海硬X射線自由電子激光裝置副總經理 劉志：能用到的范圍太多了，比如物理、化學、材料、能源科學和信息技術領域等很多基礎科學領域，都能用得上這個裝置，而且會極大地推進這些領域的研發速度。

總臺央視記者 申楊：之前在四號井、五號井地下能看到有很多建好的實驗室，是不是這個裝置生產出來的光就像是一個工具，能夠吸引全球各地的科學家來這里，進行他們的科學研究？

上海硬X射線自由電子激光裝置副總經理 劉志：當你擁有獨一無二的工具的時候，他們就會來。我們建設實驗室的目的不光是為了我們自己科學家可以在眾多的基礎和應用科學領域做科研，也希望全世界最優秀的科學家來做研究。