大科学装置,指的是国家重大科技基础设施,是我国实现诸多重大科技成果突破和建设科技强国的“利器” 。比如大家熟悉的射电望远镜——中国天眼FAST 。五一期间,我国不少大科学装置仍在施工中,科学家和建设者加班加点,保障工程顺利进行 。这几天,我们将走进这些“国之重器”的工程现场,了解它们的重要作用 。今天第一站,我们先走进北京怀柔科学城 。
高能同步辐射光源主体工程初具规模
在怀柔科学城,大科学装置——高能同步辐射光源正在建设中 。经过四年建设,工程主体已经初具规模 。从空中俯瞰,高能同步辐射光源由三栋主体建筑构成,整体建筑外形好像一个放大镜,用以“探测微观世界” 。从画面不难看出,综合实验楼和用户服务楼构成了“放大镜”的“手柄”,而最大的圆环状建筑则是光源装置区域,也是核心建筑,它是“放大镜”的“镜框” 。听说建成后,这里能产生地球上“最亮的光” 。
“最亮的光”比太阳亮度高1万亿倍如果把高能同步辐射光源比作一个放大镜,我所在的位置就是最为核心的“镜框”部分 。因为加速器装置还在建设调试,所以我们能够近距离地来一探究竟 。到2025年,高能同步辐射光源建成运行后,将会产生世界上“最亮的同步辐射光”,它的亮度比太阳亮度高1万亿倍,可以照亮微观世界,将成为科学家探测微观世界的国之重器 。
加速电子生产光照亮微观世界
【初具规模!这个“国之重器”建成后将产生地球上“最亮的光” 微观小世界之最】最亮的光究竟是如何产生的呢?在展板上有个原理图,基本的原理就是加速电子、生产光 。在直线加速器部分,高压电子枪出来的电子能量加速到0.5个GeV,然后在增强器从0.5个GeV加速到6个GeV,也就是6000兆电子伏,最后电子再进入到外面大的储存环中,电子在这里接近光速的速度奔跑中,会沿着切线方向产生一束束非常关键的同步辐射光,用于我们的科学研究 。
其实同步辐射光也比较好理解,因为在我们的日常生活中,有一个非常类似的场景,就好像下雨时,很多人有过这样的经历,如果我们转动雨伞,沿着雨伞边缘的切线方向会飞出一簇簇水珠,就好像是甩出去的一束束光 。这些X射线光束发光的角度非常小,光子非常集中,所以照亮探测微观世界的能力非常强 。
看起来貌似简单,但是要让看不见、以接近光速的速度奔跑的电子按照预定计划的轨道运行,其实难度非常之大 。比如增强器部分,电子就是在中间的真空管道中一边奔跑一边增强能量 。在这个过程中我们看到周边的这些设备就是磁铁,有二极铁、四极铁、六极铁,它们南极北极的个数不一样,对电子约束的效果也不一样,可以一起来调整电子奔跑的方向、角度,通过极其精细地调控让近光速奔跑的电子按照需要的轨道来运行 。
直线加速器电子束达到设计指标
经过四年建设,高能同步辐射光源不仅仅是整体工程主体已经基本建成,今年3月直线加速器满能量出束,成功加速第一束电子束 。科研团队告诉采访人员,经过一个多月调试之后,目前直线加速器电子束是已经达到了设计指标 。增强器部分这些设备也已经完成安装和初步调试,下一阶段将和直线加速器进行联调,要将电子束能量增强到6000兆电子伏,这也是非常非常关键的一步 。
2025年,这一国之重器建成之后,最亮的同步辐射光将为我们探测微观世界带来哪些改变呢?让我们一起期待 。
高能同步辐射光源 未来应用前景广阔
正在建设中的高能同步辐射光源,是我国第四代同步加速器光源 。采访人员说,它们的演变就像黑白电视图像到彩电、LED,再到4K高清 。那么未来的地表最强光,都能应用在哪些领域呢?
- 真没空谈“金拱门”!镇江人关注的是“古海门”! 海门龙世界之最
- 网易云音乐人气榜,网易云音乐流量包
- 秽乱后宫杀皇帝这个女人玩毁了一个国家!
- 王羲之“最奔放”草书,15个字写出3万字的气势,蕴含王羲之精髓 中国之最草书
- 为什么说最“钩心斗角”的地方是山西? 中国之最塔
- 中国制造十年进化论|无锡:太湖明珠如何让“芯火”燎原 太湖中国之最
- 盘点山西文物之最 中国之最文物
- 中国人的故事|春节,“中国之最”送你回家 中国之最是
- “中班遥遥领先”的萌娃火了,现实中遇到啥样子?网红可不好当 中国之最中班
- 细数沃尔沃的几宗“最” 沃尔沃的历史之最