一道光，

劈開天地混沌，

人類開始了對(duì)世界及自我的探尋。

光無處不在。

它是看見，

是觀察及研究的最重要工具，

是牽引人類從黑暗中走出的力量。

從鉆木取火，

到發(fā)明電燈，

再到探索微觀世界的先進(jìn)光源，

人類自誕生以來，

就從未停止過追光的腳步。

神奇之光

縱觀人類文明史，可以說是一部利用和開發(fā)“光資源”的歷史。

無論是美國發(fā)明家愛迪生發(fā)明的電光源，還是德國科學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)的X射線源，抑或是美國和前蘇聯(lián)一批科學(xué)家創(chuàng)制的激光光源，都是人類文明進(jìn)程的里程碑。

光是一種電磁波。不同的波長可以誕出不同的光，人類把肉眼可見的波段叫做“光”；不可見、更短的波段叫“X光”。光的波長越短，能量越高。如果想看到更小更清晰的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，特別是物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的話，一定要有更短的波長。

為了看得更清楚，科學(xué)家們四處尋找更短更有能量的波。上世紀(jì)60年代末，科學(xué)界終于有了新發(fā)現(xiàn)：就像雨中快速轉(zhuǎn)動(dòng)的雨傘，傘邊緣切線方向會(huì)飛出一簇簇水珠一樣，當(dāng)高能電子束團(tuán)被強(qiáng)迫在環(huán)形同步加速器上以接近于光速做回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)在切線方向發(fā)射出輻射波，這就是同步輻射光。

從被科學(xué)界發(fā)現(xiàn)起，同步輻射光就被冠以“神奇之光”的美譽(yù)。因?yàn)榕c常規(guī)光源相比，它的亮度很高，頻譜寬闊、連續(xù)、平滑，可以任意選擇所需要的波長且連續(xù)可調(diào)。如果拿醫(yī)院里的X光機(jī)做對(duì)比，那么同步輻射光源就是超級(jí)X光機(jī)，它要比醫(yī)院的X光機(jī)亮數(shù)百億倍。正是有這樣的亮度，人們可以借助它觀察到物質(zhì)的原子、分子結(jié)構(gòu)。

基于以上各種優(yōu)點(diǎn)，同步輻射光在科學(xué)、技術(shù)、醫(yī)學(xué)等眾多方面解決了一批常規(guī)實(shí)驗(yàn)室無法解決的問題，做出了重大貢獻(xiàn)。如在醫(yī)學(xué)上，可以幫助觀察到細(xì)胞的層次，看到細(xì)胞里面蘊(yùn)藏的信息；可以幫助觀察病毒在分子層次上到底是什么結(jié)構(gòu)，然后藥物學(xué)家就可以針對(duì)性地找到合適的藥物。

如此“神奇之光”引起了世界各國特別是發(fā)達(dá)國家的高度重視，紛紛建立了自己的同步輻射實(shí)驗(yàn)中心來構(gòu)建光源。

中國當(dāng)然也不會(huì)落在人后。1989年4月29日凌晨，中國第一束“神奇之光”從合肥迸發(fā)，照亮了中國科學(xué)家“追光”的賽道。

初綻之路

追溯這束光的起點(diǎn)，它在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)西區(qū)一幢狀如飛碟的巨大建筑物內(nèi)。這正是國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的“合肥光源”所在地。

1978年2月，科學(xué)的春天悄然而至。中科院正式下文，批準(zhǔn)進(jìn)行同步輻射加速器的預(yù)研制和物理設(shè)計(jì)項(xiàng)目，項(xiàng)目就落戶在位于合肥市的中科大。時(shí)任副校長包忠謀親自掛帥，拉起了一支以何多慧、裴元吉、金玉明、張武等幾位中科大近代物理系加速器教研室教師為核心，平均年齡不到35歲的年輕隊(duì)伍，開啟了光源的逐夢(mèng)征程。

從預(yù)研、設(shè)計(jì)，到建造和調(diào)試，何多慧院士作為“合肥光源”項(xiàng)目總工程師，見證了中國同步輻射光源從無到有的歷史性轉(zhuǎn)變。

“剛開始，我們總共只有十幾個(gè)人，由于‘文革’停止提職，大家基本上都是助教。條件很艱苦，只有一間房子，每個(gè)人幾乎都是從頭學(xué)起，拼命學(xué)、拼命干。到預(yù)研和物理設(shè)計(jì)完成，也才五十幾個(gè)人?！焙味嗷壅f。這是一條充滿曲折和艱辛的道路，那時(shí)我國科技與發(fā)達(dá)國家的差距很大，大家完全憑著一種精神，為了國家忘我奮斗。

何多慧1939年出生在四川省儀隴縣，那是朱德總司令的故鄉(xiāng)，也是毛澤東主席在《為人民服務(wù)》那篇文章中所悼念的紅軍戰(zhàn)士張思德的故鄉(xiāng)?！靶轮袊闪⒁院?，家里分了田地，我才得到繼續(xù)上學(xué)的機(jī)會(huì)。從中學(xué)到大學(xué)，全都靠的是助學(xué)金，連到北京上學(xué)的大部分路費(fèi)都是國家和中學(xué)老師給的。”何多慧回憶說，那個(gè)年代出來的人，都想著一心一意為國家，再苦再累也不怕。

上世紀(jì)70年代末期開始，國家大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，中科院啟動(dòng)了三個(gè)大科學(xué)工程，分別是北京高能物理所的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、蘭州近代物理所的重離子加速器和合肥同步輻射加速器。盡管當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)困難，國家領(lǐng)導(dǎo)人非常重視這批大科學(xué)裝置的建設(shè)。1982年，時(shí)任國務(wù)院副總理方毅到中科大考察，他在全校教職工大會(huì)上作報(bào)告時(shí)說：“不管國家經(jīng)濟(jì)多么困難，就是賣了褲子，也要建設(shè)好合肥同步輻射加速器?！?/p>

1983年4月8日，國家計(jì)委發(fā)文正式批準(zhǔn)合肥同步輻射加速器項(xiàng)目立項(xiàng)，并直接把合肥同步輻射加速器改名為“國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室”。這是我國國家實(shí)驗(yàn)室概念的起源，是我國的第一個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室。

“當(dāng)時(shí)，中國自己建造的最大加速器只是3米長的30MeV（兆電子伏特）電子直線加速器，根本沒有儲(chǔ)存環(huán)，我們只能邊干邊摸索。因?yàn)楫?dāng)時(shí)國家沒有同步輻射光源，大家就一條心一定要把這個(gè)東西搞出來，為國家爭氣?！焙味嗷壅f，“那時(shí)我晚上回去休息一會(huì)兒，電話也一直放在耳邊，萬一有事，立刻就得跑到現(xiàn)場(chǎng)。”

他清楚地記得這支隊(duì)伍里每一個(gè)和他并肩戰(zhàn)斗的伙伴：為解決一個(gè)技術(shù)難題一連三天三夜不睡覺的研究生周銀貴；到貴州深山溝里駐廠幾個(gè)月制造零部件的高頻系統(tǒng)負(fù)責(zé)人馮蘭林……整個(gè)團(tuán)隊(duì)十幾年如一日地忘我工作，實(shí)驗(yàn)室的核心裝置——同步加速器終于在1989年4月底建成。

激動(dòng)人心的時(shí)刻終于來臨了：從第一次向儲(chǔ)存環(huán)注入電子束流到獲得儲(chǔ)存束流，產(chǎn)生很強(qiáng)的同步輻射，僅僅過了23小時(shí)。而在此之前，世界上所有的同步輻射加速器調(diào)試出光沒有少于48小時(shí)的。時(shí)任美國斯坦福大學(xué)同步輻射實(shí)驗(yàn)室副主任威尼克教授由衷贊嘆：“不可思議！中國人太偉大了！”

1991年，國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目迎來國家鑒定和驗(yàn)收。這場(chǎng)大考由國家科委組織和主持，著名物理學(xué)家王淦昌任鑒定委員會(huì)主任，最終給出的鑒定意見認(rèn)為：合肥同步輻射光源已達(dá)到國際同類裝置先進(jìn)水平。

“他們是教師，他們太年輕，卻奇跡般研制建造成功這臺(tái)具有世界一流水平，巨大、復(fù)雜、尖端的同步輻射加速器。”我國著名物理學(xué)家謝希德感嘆地說。

這臺(tái)呱呱墜地的同步輻射加速器，95%以上都是國產(chǎn)設(shè)備?！昂戏释捷椛浼铀倨骷肮馐€實(shí)驗(yàn)站”項(xiàng)目，也因此獲得1992年中科院科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)和1995年國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

極致之美

第一代科學(xué)家們奮力建造的“合肥光源”已平穩(wěn)運(yùn)行近30年，國內(nèi)外用戶超過18000人次，許多重要科研成果從這里誕生。

然而，科學(xué)在發(fā)展之路上總是不斷拋出新的問題。光陰流轉(zhuǎn)，第二代“追光”者接過了上一代的接力棒。

不同的科學(xué)門類需要不同波段的同步輻射光源，因而需要建立不同的實(shí)驗(yàn)站。為了更好地發(fā)揮“合肥光源”作用，上世紀(jì)90年代末，時(shí)任中科院副秘書長、中科大黨委書記的劉乃泉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)改造了俄羅斯退役的超導(dǎo)扭擺磁鐵，將其成功安裝在“合肥光源”上，并建成了“一線三站”的規(guī)模。

“‘合肥光源’是合肥首個(gè)建成運(yùn)行的大科學(xué)裝置，不僅要‘建起來’更要‘用起來’?！眹彝捷椛鋵?shí)驗(yàn)室原執(zhí)行主任盛六四表示。盛六四原本從事激光化學(xué)研究，1986年起主持籌建國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室光化學(xué)實(shí)驗(yàn)站。作為國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室二期工程副總工程師，他還是“八五”“九五”實(shí)驗(yàn)站和光束線改造的主要完成人。

“老一輩科學(xué)家拼上命建好的同步輻射光源，我們一定要想方設(shè)法用好它。”盛六四和同事們說的最多的一句話就是，“何多慧院士都帶頭那么拼命干，我們作為年輕人沒有理由落后?！北е@樣的信念，盛六四、李為民等一批優(yōu)秀骨干科學(xué)家不約而同地多次放棄了出國深造訪學(xué)的機(jī)會(huì)。他們都認(rèn)為，國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室是極好的工作舞臺(tái)，也是體現(xiàn)人生價(jià)值的地方，在這里努力工作更是報(bào)效祖國的絕佳機(jī)會(huì)，一定要在國內(nèi)同步輻射光源上做一番事業(yè)。

同步輻射是一項(xiàng)巨大、復(fù)雜、尖端的高科技工程。改革開放初期，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)條件不好，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，很多設(shè)備儀器都沒有，只能硬著頭皮自己干。在光束線和實(shí)驗(yàn)站的建設(shè)、改造中，盛六四和其他建設(shè)者一起，不光自己設(shè)計(jì)，還得常去工廠共同討論工藝，自己安裝、調(diào)試，遇到一些特殊零部件還要親自制作。“剛開始沒有計(jì)算機(jī)，我們就自己畫圖，業(yè)內(nèi)叫‘爬圖板’?！笔⒘幕貞浰谝黄?、二期工程光束線和實(shí)驗(yàn)站建設(shè)過程中，“爬圖板”畫出的圖紙有近萬張，自主設(shè)計(jì)的設(shè)備儀器價(jià)值幾千萬元！

在張新夷、劉祖平、盛六四、吳自玉、陸亞林、李為民、田揚(yáng)超等一批科學(xué)家的率領(lǐng)下，“合肥光源”歷經(jīng)二期工程、重大維修改造項(xiàng)目兩次升級(jí)，性能發(fā)揮到了極致。包信和、謝毅、陳仙輝、楊學(xué)明、俞書宏等科學(xué)家們?cè)凇昂戏使庠础鄙献龀隽吮姸嗍澜缂?jí)原創(chuàng)成果，解決了先進(jìn)功能材料、能源與環(huán)境、生命科學(xué)等領(lǐng)域一系列重要科學(xué)問題，并在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、煤化工能源轉(zhuǎn)化、先進(jìn)薄膜材料、大光柵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器定標(biāo)與傳遞等領(lǐng)域做出了諸多開創(chuàng)性的研究工作。

發(fā)展之變

科學(xué)家們把同步輻射光源視作探索微觀世界的眼睛，每引出一束同步輻射光，就可以照亮一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

經(jīng)過幾代科學(xué)家的持續(xù)努力，“合肥光源”的性能已經(jīng)發(fā)揮到了極致，但是新時(shí)代的用戶也提出了更高需求，更微觀的世界等待光束的照進(jìn)。

2006年起，中科大國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室把光源研究方向瞄向了衍射極限的低能區(qū)?！拔覀円ㄊ澜缟献钕冗M(jìn)的第四代低能區(qū)光源，為產(chǎn)業(yè)界解決痛點(diǎn)。”作為新一代“掌門人”，國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室主任封東來向外界宣告了“合肥光源”的最新使命——“合肥光源”要向“合肥先進(jìn)光源”轉(zhuǎn)身，建設(shè)成為亞洲第一個(gè)第四代低能區(qū)光源。

“四代光源是科學(xué)探索的‘國之重器’，它在亮度和相干性方面有了巨大提升，把X射線對(duì)各學(xué)科研究的支撐能力提升到一個(gè)前所未有的高度，可以更清楚地看清微觀世界。”封東來說。

當(dāng)軟X射線的亮度和相干度成百倍地提升，它將對(duì)很多領(lǐng)域產(chǎn)生變革性的影響?！昂戏氏冗M(jìn)光源”能夠以納米級(jí)的高分辨直接觀測(cè)復(fù)雜的不均勻體系中的電子、自旋、化學(xué)狀態(tài)和輕元素體系的結(jié)構(gòu)，有望揭開高溫超導(dǎo)電性的秘密，幫助人們研發(fā)更安全、更高容量的動(dòng)力電池和更高性能的催化劑，極大提高航空輪胎橡膠和高強(qiáng)度碳纖維等輕元素復(fù)合材料的研發(fā)效率，甚至幫助揭開困擾人們多年的阿茲海默癥病理。

目前，除“合肥光源”外，國內(nèi)還建有“北京光源”和“上海光源”。這三個(gè)同步輻射光源分別瞄向各自不同的“能區(qū)”：已經(jīng)投入使用的“上海光源”是第三代中能區(qū)光源，正在建設(shè)的“北京光源”屬于第四代高能區(qū)光源。如果瞄準(zhǔn)第四代低能區(qū)光源的“合肥先進(jìn)光源”能順利建成，將實(shí)現(xiàn)我國先進(jìn)同步輻射光源的全能區(qū)覆蓋。中國光源將在世界上更加璀璨奪目。

夢(mèng)想一步一步推進(jìn)。2013年，“逐步形成布局合理的國家光源體系，適時(shí)啟動(dòng)高性能低能量同步輻射光源建設(shè)”被納入《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃》；2017年，時(shí)任國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室主任的陸亞林推動(dòng)“合肥先進(jìn)光源”預(yù)研項(xiàng)目立項(xiàng)。

在建設(shè)“合肥先進(jìn)光源”的共同目標(biāo)下，新一批年輕“追光”者匯聚在一起，為這個(gè)宏大的夢(mèng)想開始新一輪拼搏。

青年研究員王琳從2006年起開始參與“合肥先進(jìn)光源”的設(shè)計(jì)，馮光耀、劉嘯嵩、王發(fā)芽、白正賀、王占東等一大批學(xué)者紛紛從世界各地加盟。在物理設(shè)計(jì)上，追求指標(biāo)的極致和降低工程的難度是相互矛盾的。為了兼顧二者，王琳、白正賀等人將物理設(shè)計(jì)方案數(shù)十次地迭代進(jìn)化，從而得到了最優(yōu)方案，獲得國內(nèi)外頂尖同行的高度認(rèn)可。

“四代光源建設(shè)涉及上千萬個(gè)零部件，是一個(gè)非常浩大的系統(tǒng)工程，必須要有強(qiáng)大的人才團(tuán)隊(duì)和多年的技術(shù)積累?！狈鈻|來坦言，現(xiàn)在世界上有十多個(gè)國家在規(guī)劃建設(shè)四代光源，但建設(shè)先進(jìn)光源需要幾十個(gè)研究方向的人才，而且環(huán)環(huán)相扣，任何一環(huán)都不能有缺口。

為了“環(huán)環(huán)相扣、萬無一失”，2017年，“合肥先進(jìn)光源”啟動(dòng)了項(xiàng)目預(yù)研，馮光耀、王發(fā)芽、王琳、張善才、劉功發(fā)、孫喆、王秋平等一批科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對(duì)17項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。

隨著2020年12月11日高品質(zhì)電子源技術(shù)順利通過測(cè)試，預(yù)研工程距離總體工藝順利驗(yàn)收又邁進(jìn)了一步。截至目前，整個(gè)工程已完成了超快時(shí)間分辨技術(shù)、軟X射線原位反應(yīng)池技術(shù)、儲(chǔ)存環(huán)機(jī)械支撐技術(shù)、儲(chǔ)存環(huán)超導(dǎo)高頻腔技術(shù)、儲(chǔ)存環(huán)注入技術(shù)、加速器控制技術(shù)、高精度長程面形儀和精密光柵制作技術(shù)、準(zhǔn)直定位技術(shù)、儲(chǔ)存環(huán)電源技術(shù)、儲(chǔ)存環(huán)磁鐵技術(shù)和高分辨光束線關(guān)鍵技術(shù)、高品質(zhì)電子源技術(shù)共11個(gè)分項(xiàng)的工藝測(cè)試。

大國之眸

英國著名詩人亞歷山大·波普曾感嘆：“自然界和自然界的規(guī)律隱藏在黑暗中。”崛起中的中國，無比渴望一雙更亮的科技“慧眼”，去看清更遠(yuǎn)更準(zhǔn)的方向。

2017年，合肥成為繼上海之后的全國第二個(gè)綜合性國家科學(xué)中心?！昂戏示C合性國家科學(xué)中心必須要有一個(gè)能聚集國內(nèi)外眾多領(lǐng)域科學(xué)家的裝置，‘合肥先進(jìn)光源’正是這樣一個(gè)‘旗艦’級(jí)大科學(xué)裝置。”封東來說，“我們有信心、有經(jīng)驗(yàn)、有隊(duì)伍，更有能力建好‘合肥先進(jìn)光源’！”

信心來自實(shí)力，底氣則來自強(qiáng)大的后盾。3年前，“合肥先進(jìn)光源”就被列為合肥綜合性國家科學(xué)中心核心建設(shè)項(xiàng)目；中科院和安徽省更是投資3.56億元聯(lián)合啟動(dòng)“合肥先進(jìn)光源”預(yù)研項(xiàng)目。安徽省承諾將全力支持“合肥先進(jìn)光源”的建設(shè)。

中科大是我國同步輻射事業(yè)的發(fā)源地，作為高校大科學(xué)裝置的“領(lǐng)頭羊”，多年來，中科大在高校和大科學(xué)裝置互促互贏上不斷創(chuàng)新。中科大黨委書記舒歌群、校長包信和多次調(diào)研和討論，急實(shí)驗(yàn)室所急，解實(shí)驗(yàn)室所困，學(xué)校通過了實(shí)驗(yàn)室與人力資源部共同上報(bào)的隊(duì)伍改革方案，從評(píng)價(jià)體系、晉升渠道、人員編制、工程激勵(lì)等各方面給出了新政策，充分釋放實(shí)驗(yàn)室人才活力。

從規(guī)劃設(shè)計(jì)圖上俯瞰整個(gè)園區(qū)，“合肥先進(jìn)光源”如同一只“慧眼”，微觀世界的秘密將從這里探尋。當(dāng)藍(lán)圖變成現(xiàn)實(shí)后，這里將成為合肥的城市新地標(biāo)，助力合肥成為具有世界影響力的綜合性國家科學(xué)中心。

作為未來的重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，“合肥先進(jìn)光源”將成為科學(xué)研究的“利器”和產(chǎn)業(yè)步入快車道的“助推器”。它將推動(dòng)多學(xué)科集聚、頂尖科學(xué)家集聚、一流創(chuàng)新群體集聚、高新產(chǎn)業(yè)研發(fā)集聚，從而助力長三角科技研發(fā)一體化的國家科技戰(zhàn)略布局。

光，照亮了人類發(fā)展的漫漫長路。國家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的幾代“追光”者從零起步，聚力傳承，高擎“神奇之光”，努力實(shí)現(xiàn)大國崛起的“光源夢(mèng)”，也將開啟人類文明的新征程。