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让人类看到原子键断裂瞬间

http://www.sina.com.cn  2010年07月20日06:26  解放日报

  本报讯 (记者 徐瑞哲)位于张江的“上海光源”是一台巨大的显微X光机,能获取一只活体蝗虫呼吸过程的高分辨率动态影像。而 “上海光源”的升级换代系统——自由电子激光则是更加精细的超级X光机,能在十分之一纳米的空间尺度内,“直播”原子键瞬间形成和断裂的画面。

  记者昨天从东方科技论坛获悉,我国大型科学设施“上海光源”正部署后续建设,下一代光源系统将主推自由电子激光,以便自主掌握探索微观世界的最尖端探针。

  上海光源属于第三代同步辐射光源,而自由电子激光被认为是 “第四代光源”。两者相比,第四代光源拥有更高亮度,一般比前一代高出4个数量级,其波长可精密到0.1纳米,即1毫米的千万分之一;另一方面,第四代光源拥有超短的脉冲,大约只有几个 “飞秒”,相当于1000万亿分之一秒。因此,自由电子激光光源在空间分辨率和时间分辨率上实现跨越式提升,使许多过去难以进行的科学实验找到了理想工具,比如它能极其敏锐地捕捉原子状态、分子结构变化,让人类亲眼观察稍纵即逝的氢键重组。由此,从物理、化学到生命科学,各学科都将进入全新视野。

  参加此次科技论坛的美、日、德、韩等国专家,都介绍了本国最新的第四代光源。去年4月,几乎与上海光源试运行同步,世界上第一台“硬X射线”自由电子激光光源在美国出光。据透露,日、德同类项目正在建设中,韩国、瑞士的项目也在跟进。

  专家介绍,我国自由电子激光研究在杨振宁建议下起步,中科院上海应用物理所、中科院高能物理所、中科大等科研机构十多年来进行了大量关键技术攻关。上海光源工程总指挥、中科院副院长江绵恒表示,已向国家建议在上海光源园区北面,先建设一台“软X射线”自由电子激光试验装置,开展预先研究;并希望在此之后,再向国家申请建设更短波长的 “硬X射线”装置,将我国与先进国家光子科学领域的差距缩短至10到15年。

  我国专家认为,通过关键技术创新,紧凑型X射线自由电子激光的规模可压缩至1公里以下,总造价将低于4亿美元。

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