中國(guó)“超級(jí)放大鏡”震撼亮相揭秘原子級(jí)精度神器

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2025-12-22 13:54:32 鳳凰網(wǎng)

在北京懷柔，有一座造型酷似放大鏡的建筑，這里藏著一臺(tái)由中國(guó)自主研發(fā)并讓世界矚目的大國(guó)重器——中國(guó)首臺(tái)高能同步輻射光源HEPS。這臺(tái)裝置可發(fā)出比太陽亮1萬億倍的光，穿透物質(zhì)表層，看清原子級(jí)別的微觀結(jié)構(gòu)。

作為亞洲第一臺(tái)、全球僅三臺(tái)的頂尖科學(xué)裝置之一，HEPS是世界上發(fā)射度最低、亮度最高的第四代高能同步輻射光源之一。它于2025年10月29日通過了工藝驗(yàn)收，并計(jì)劃于2026年逐步對(duì)用戶開放。

比利時(shí)觀察員彭望龍受邀走進(jìn)HEPS，與科研人員對(duì)話，深入了解“超級(jí)放大鏡”的誕生密碼與應(yīng)用藍(lán)圖。HEPS的核心部件是儲(chǔ)存環(huán)，周長(zhǎng)接近1.4公里。在這個(gè)環(huán)形管道里，電子以接近光速的速度循環(huán)運(yùn)動(dòng)，每秒完成數(shù)萬圈旋轉(zhuǎn)，在切線方向發(fā)出超強(qiáng)X射線。這些光可以揭示微觀結(jié)構(gòu)，推動(dòng)許多科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。如今全球近70%的已知生物大分子結(jié)構(gòu)是通過同步輻射被探測(cè)出來的。

全世界有超過50臺(tái)同步輻射光源，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足用戶需求。作為此類儀器中最先進(jìn)的一代，第四代高能量同步輻射光源在全球僅建成了三臺(tái)。HEPS將束流體積縮小了100倍，光線更集中、更明亮，能看清兩埃以下的微觀結(jié)構(gòu)，達(dá)到真正的原子級(jí)精度。

圍繞儲(chǔ)存環(huán)分布著14個(gè)用戶光束線站，將來可以建成幾十個(gè)光束線站，同時(shí)容納幾十組科學(xué)家開展研究。從蛋白質(zhì)晶體到高鐵車輪，從猴腦組織到人體器官，這臺(tái)“超級(jí)放大鏡”的研究領(lǐng)域十分廣泛。

在生物大分子線站中，即將用HEPS發(fā)出的X射線對(duì)蛋白質(zhì)晶體進(jìn)行觀測(cè)。清華大學(xué)的饒子和院士曾利用上海光源快速得到了新冠病毒主蛋白酶的結(jié)構(gòu)，并基于此設(shè)計(jì)藥物。HEPS硬X射線成像線站負(fù)責(zé)人黎剛表示，這里的線站是世界上空間相干長(zhǎng)度最長(zhǎng)的同步輻射成像線站之一，能夠看到很小的一個(gè)病變。未來，HEPS將能夠照出人腦樣本，促進(jìn)阿爾茨海默癥等疾病的研究。

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