中安观察 | 大国重器之光！四十载追光接力 点亮中国科研的“科技之眼”

　　6月23日，合肥未来大科学城岗集片区，一只巨大的“灵眸”缓缓亮起。

　　这不是科幻电影的场景，而是合肥先进光源园区正式启用的时刻。这是继北京、上海之后，我国在同步辐射光源领域落下的又一枚关键“棋子”，随着2028年合肥先进光源的建成，将标志着中国在全球光子科学领域完成高、中、低能区的全链条布局。

　　从空中俯瞰，它像一只凝视苍穹的眼睛——但它凝望的，是比头发丝还细上千万倍的微观世界，是关乎国家科技竞争力底层根基的“内里乾坤”。

　　近日，中安在线记者专访合肥先进光源建安和公共设施总体主任杨玖重，带你走进“国之重器”，看一束光如何从江淮大地出发，照亮中国原始创新的无限可能。

　　这束光，是照亮微观世界的“超级手电”

　　什么是同步辐射光源？杨玖重打了个比方，它就是科学家研究微观世界的“超级手电筒”。

　　普通人拍X光片、做CT，用的是keV（千电子伏特）级别的射线；而合肥先进光源的电子能量达到2.2GeV——是前者的百万倍。

　　电子在周长480米的储存环里以接近光速做圆周运动，就像下雨天转动雨伞，水珠会沿伞边切线方向飞出一样，电子转弯时也会沿切线方向辐射出巨大能量，形成从红外光、可见光、紫外光到X射线的广谱光束。

　　这些光束通过精密的光学镜片聚焦、偏转，最终汇聚到实验站上，形成最小只有几十纳米的光斑——比一根头发丝的三千分之一还要细。光的亮度比太阳光高出几百万倍，光子通量更是远超普通实验室设备。

　　“普通手电筒照在手上，只能看到手的轮廓，光也透不过去；而用高亮度高聚焦的光照射，连内部的血管都看得清。”杨玖重打了个比方，“研究材料内部结构也是一个道理——光越亮、光斑越小，就能看得越深、越清楚。”

　　不同于实验室里的商用仪器，大科学装置能做到商用仪器做不到的事。如果说商用仪器是家用轿车，它就是顶级赛车——投入数十亿研发，专门解决那些“卡脖子”的深层科学问题。

　　35种光，35双“眼睛”

　　走进线站大厅，记者看到施工队正加紧调试安装仪器，现场忙碌而有序。

　　大厅墙壁上排列着不少蓝色洞口，未来设备运行时，光会从这些洞口引出的真空管道射出——因为是不可见光，所以肉眼无法察觉，唯有通过专用探测器才能将其“看见”。

　　整个合肥先进光源规划建设不少于35条光束线站。每一条线站，就像一只专门的眼睛，用不同波长的光去看物质的不同侧面。

　　“不同波段的光具有不同的探测优势：红外光、紫外光可以根据分子振转能级变化和电子能级跃迁信息追踪化学反应中间体；X射线则利用不同元素对X射线响应的差异精准解析物质的化学成分、化学价态乃至电子态的分布，尤其结合相衬成像、相干衍射成像等技术，还能实现纳米甚至亚纳米尺度的空间分辨，观察材料内部的微观结构。”杨玖重说。

　　一块未知的材料样品来到这里，可以从红外到X射线“走一圈”，把结构、成分、电子态等信息全部测个遍。这就是大科学装置的威力——不是单一功能的仪器，而是一整套微观世界的“全景探测系统”。

　　合肥先进光源在国家各方面的应用非常多，包括能源产业链、粮食安全、国防安全等。在产业方面，它是创新能力的根基。比如在信息通信领域，人们可以研究未来的量子器件，以及光刻工艺、新材料中的轻质材料、生命健康等。

　　这份“高大上”的国之重器，离普通人的生活并不遥远。以阿尔茨海默症为例，其致病根源与大脑内蛋白错误折叠、异常团聚相关，作用尺度仅10纳米以内。受现有观测分辨率限制，病理机制长期不明，新药研发屡屡受挫。合肥先进光源可将细胞三维成像精度提至几纳米量级，助力探明致病机理，为特效药研发打开新突破口。

　　百倍提升背后：把“大象振动”减成“蚂蚁振动”

　　第四代光源比第三代光源性能提升百倍以上，提升的核心是两个指标——亮度和相干性。但要实现这百倍提升，背后是无数工程极限的突破。

　　走进线站大厅，最引人注目的是环绕四周、厚达1米到1.7米的重混凝土屏蔽墙。这面墙用来屏蔽装置产生的射线，墙后就是储存环隧道。杨玖重笑着说：“站在墙外面，受到的辐射剂量比在太阳底下晒太阳还低，完全保障科学家和工作人员的安全。”

　　比屏蔽墙更考验技术的，是微振动控制。

　　储存环直径约150米，光束从光源点到实验站要走近100米。这么长的距离上，地面哪怕有一丝抖动，末端的光斑都会偏出十万八千里。“就像你拿激光笔照100米外的目标，手稍微抖一下，光斑就不知道飘哪去了。”

　　合肥先进光源的要求是：1~100赫兹频段内，地面振动不能超过30纳米。30纳米是什么概念？一根头发丝直径约100微米，30纳米只有它的三千分之一。这几乎是世界同类装置中最严格的标准。

　　普通半导体工厂只需要微米级振动控制，而且设备自带空气隔振系统；但储存环的磁铁不行——它必须牢牢“长”在地基上，因为一圈几百块磁铁之间是联动的，电子以光速在里面转圈，任何一块偏移都会影响全局。

　　建设团队的解决方案是：浇筑一块1.5米厚、总面积2万平方米的整块混凝土地基，相当于在地面上放了一块巨大的“石头”。为了找到最佳的混凝土配比、厚度和弹性模量参数，团队和国内顶尖振动专家开了无数次会，经过多轮测量与仿真才最终确定。

　　不光地基要稳，所有会产生振动的机电设备——空调、除湿机等，都要做减振处理。每台设备下方都装了弹簧减振器，要把98%以上的振动都吸收掉。

　　“有个形象的说法：把大象级别的振动，减成蚂蚁级别的振动。”杨玖重说。

　　比振动控制更精细的是磁铁定位。每一块磁铁的安装精度要求在10微米以内。工作人员用激光跟踪仪一块一块测量、微调，测完机械中心，还要校准磁中心——因为磁铁的磁场中心和几何中心往往有偏差，每块磁铁都有自己的“身份证”，标注着偏差数值，安装时要精准补偿回去。

　　就连200米长的直线加速器隧道，都要考虑地球曲率。普通人盖房子，用水准仪测的“水平”其实是顺着地球弧度的曲面；但光走的是真正的直线。200多米的距离，地球弧度带来的高差有7.8毫米。对于要求10微米安装精度的设备来说，这7.8毫米就是巨大的偏差。

　　“所以我们这栋楼不是‘水平’的，是‘直’的。”杨玖重说，“这点说难不难，就是个细节——但大科学装置的精髓，全在这些细节里。”

　　深度协同：大兵团作战的建设哲学

　　从2020年技术预研算起，合肥先进光源已走过六年建设历程。杨玖重2021年加入项目，亲眼见证这片土地从荒地蜕变为如今的“大眼睛”。

　　他最深的感受是，这是一场实打实的大兵团作战。实验室内部两三百名科研人员分属不同专业系统，交叉协作密集；施工高峰时现场还有五六百名建设者，跨单位、跨专业的协调难度远超常规项目。

　　大科学装置的建筑与工艺需求深度绑定，每一处管线布局都要匹配高精度设备的运行要求。为破解跨专业沟通难题，团队摸索出“双向靠前、深度融合”的工作方法：工程团队主动吃透工艺参数，科研团队主动了解工程边界，前置对接需求，多数问题在前期就得以化解，保障了安装阶段推进顺利。

　　这份攻坚劲头传承自老一辈“追光人”。1983年建设第一代合肥光源的老前辈里，还有几位至今奋战在一线，例如中国工程院院士、项目总工程师何多慧，加速器总技术负责人之一裴元吉，以及一期工程办主任胡胜生等。当年他们在荒地上的临时板房里熬夜攻关，常忙到忘记吃饭的故事，至今仍激励着后辈。四十余载更迭，设备迭代升级，啃硬骨头的追光精神始终未变。

　　一束光耀一座城：安徽的科创雄心

　　2028年全面建成后，合肥先进光源将成为世界上最先进的第四代低能区同步辐射光源。

　　合肥先进光源并非孤立存在。放眼全国，从北京怀柔的高能同步辐射光源，到上海张江的中能光源，再到合肥即将建成的低能区先进光源——中国已成为全球少有的、在同步辐射领域实现全能量区覆盖的国家。这不仅是装置数量的叠加，更是一张从基础研究到产业创新的“国家探测网络”。

　　但这束光的意义远不止于科学研究本身。

　　杨玖重曾在台湾光源做过实验。台湾光源周边聚集了诸多高校和大批半导体企业——高校培养的人才就近进入企业，企业的研发需求就近对接光源和高校，科研、产业、检测三角无缝衔接，集群效应极强。

　　这正是安徽正在书写的答卷。

　　经过多年长线布局，安徽已经在半导体、新能源汽车、先进材料等领域打下深厚产业根基；加上中国科学技术大学等顶尖高校的科研力量，再配上合肥先进光源这样的顶级探测平台，三者叠加的化学反应值得期待。

　　往大了说，长三角范围内，上海光源、合肥先进光源，再加上未来规划中的苏州光源，将形成世界级的光子科学产业集群，科研效率会比现在大大提升。

　　合肥先进光源，只是安徽宏大科创版图上的重要一环。作为全国三大综合性国家科学中心所在地，安徽集聚一批大科学装置，已建、在建、预研数量位居全国前列。从 “人造太阳” EAST 到稳态强磁场，从量子测量装置到合肥先进光源，一个个国之重器在江淮大地集聚成群，构筑起原始创新的“硬核底座”。

　　大科学装置不是摆来看的。从装置建设中衍生出的技术、培养的人才、孵化的产业，会像水一样漫出来，滋养整个区域的创新生态。这就是“沿途下蛋”的效应——建一个装置，带起一片产业，培养一批人才。

　　从1989年何多慧院士为代表的第一代“追光者”在荒地上点亮合肥第一束同步辐射光，到今天第四代光源在江淮大地蓄势待发，三十余年光阴流转，变的是装置的精密度，不变的是国家意志对原始创新的恒久投入。

　　“有了大科学装置，才有大国的底气。”合肥先进光源工程总指挥、中国科学院院士封东来表示，合肥先进光源建成后，初期预计每年可服务全球用户3000人次，未来可达10000人次。

　　重大科技基础设施是抢占未来科技竞争制高点的国之重器。习近平总书记指出，推进中国式现代化，科学技术要打头阵，科技创新是必由之路。

　　当这束比太阳光还亮百万倍的光，在合肥北郊正式亮起时，它照亮的不仅是物质最深处的结构，更是中国从“科技大国”向“科技强国”迈进的时代征程。

　　追光的人，终将光芒万丈！这束光，属于安徽，更属于中国。（记者 汪乔 刘玉才）