中國在北京懷柔科學城擁有一個巨大的“放大鏡”。這項技術產品也被稱為高能同步輻射光源(HEPS)。
它發出的光比太陽亮一萬億倍,是亞洲首個第四代同步輻射光源。
作為一個先進科學研究設施,這裡可以揭示原子級別的結構,支持病毒蛋白質研究、人腦分析和藥物開發,彰顯了中國基礎科學設施在世界上的領先地位。
中國的超級放大鏡
從2019年開工到2025年完成全部流程驗收,HEPS的建設耗時六年,耗資50億元人民幣(相當於188萬億越南盾)。整個項目的設計理念和施工難度均屬世界一流。
它的主體看起來像一個巨大的放大鏡,但實際上由一個環形儲存環和一個複雜的管道系統組成,從頭到尾連接起來總長度近1.4公里。

電子在管道內以接近光速的速度旋轉,每秒旋轉數萬圈。
正是這種高速運動產生了極強的X射線,使研究人員能夠穿透物質表面,直接觀察原子級別的微觀結構。
HEPS是第四代同步輻射光源設備,目前全球只有三臺這樣的設備,其中唯一一臺位於亞洲。
與第一代和第二代設備相比,第四代設備在光束體積、亮度和穩定性方面取得了巨大進步。它可以將光束體積減小至少100倍,使光線更集中、更亮,從而清晰觀察微觀世界的結構。
該設備有14條光束線環繞主要結構,未來還將增加,允許多個研究小組同時進行研究。
科學研究應用前景
HEPS的誕生標誌著中國在高能同步輻射技術領域發展過程的完善。
與早期設備相比,第四代HEPS系統不僅顯著提高了光源的亮度和穩定性,還支持多個研究小組同時進行實驗,最大化資源利用。
每個光束線站都配備獨立的研究空間。這使得多個研究小組可以同時進行實驗,為從生物大分子到腦科學、從物理材料到化學反應的一切事物提供精確觀察條件。
這種高併發研究能力使HEPS成為全球研究人員競相爭取使用許可的核心設施。

在應用範圍方面,HEPS不僅用於基礎科學研究,還對應用科學產生深遠影響。
在藥物設計中,它可以提供原子級別的蛋白質結構數據;在材料科學中,它可以解決新型合金或半導體的微觀排列;在腦科學中,它可以重建神經網絡結構,支持疾病研究和治療方法設計。
HEPS在中國的完成充分展示了該國在建設基礎科學設施方面的實力和遠見,為全球科學研究提供了一個先進平臺。這不僅是實驗設備,也是國際科學合作的重要橋梁。


