可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器”

2026年05月02日19:43:06 科学 1841

来源:央视新闻客户端

坐落在上海张江的硬X射线自由电子激光装置是“十三五”国家重大科技基础设施建设规划优先启动项目,也是上海(长三角)国际科技创新中心核心空间载体——张江科学城重大科技基础设施集群的旗舰装置,是我国实现2035年建成科技强国战略目标进程中不可或缺的重要力量。这项大科学装置于2018年4月开工建设,计划于2027年底建成。目前建安工程已经全面交付,工艺设备全面进入制造、安装集成、调试调束的关键阶段。硬X射线自由电子激光装置建成后将为提升国家基础研究创新能级发挥重大作用。

总台央视记者 申杨在位于地下30米的硬X射线自由电子激光装置直线加速器隧道,这个装置为什么安置在地下呢?是因为这套装置在运行的过程当中,对震动和噪声的要求很高。在上海这样繁华的大都市,装置安置在地下受到的影响会更小。这个硬线装置是张江综合性国家科学中心大科学装置集群中比较重要的大科学装置之一。硬线装置坐落在这里,更加方便科学家们在这里进行科研项目研究。

被称为“超级摄像机”可拍原子运动过程

X射线大家不陌生,但硬X射线自由电子激光了解的人并不多。它被称作“人类探索微观世界的超级摄像机”。为什么这么说?一般的X光,只是个照相机,仅能拍到原子静止的照片,有时还比较模糊。那是因为原子运动时速度太快,抓不住、拍不清。

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

但硬X射线自由电子激光装置就相当于超高速摄像机,不仅可以拍到原子运动的过程,还可以把这个过程拍成“慢动作电影”。一张照片和一部电影的对比,差距很显然。而且,拍的可是原子的电影。原子的大小是头发丝的三十万分之一,这样说来,可能大家对硬X射线自由电子激光装置有了比较直观的了解。

零下271℃下 装置将电子加速变成光

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

记者所在的隧道是产生硬X射线自由电子激光的第一步,这里是整个装置的示意图,可以看到电子蜕变成光的过程。整个装置共分为五个工作井,有十条隧道。在装置的源头就是电子产生的地方,它要经过一段接近光速的加速,进入波荡器,最后变成光。听起来很简单,实际上从一个电子变成光这个过程非常不容易。旅程中诸多艰险:速度不够不行、温度不够不行、电子数量不够也不行。

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

像这些的蓝色罐子,这里面由上万个零部件构成,其中就有目前世界上较为先进的超导电子加速器。它是工作在零下271摄氏度液氦里。 无论是低温系统还是超导电子加速器,这两项核心技术都只有极少数国家掌握,那么中国就是其中之一。

未来或将大幅缩短新药研发周期

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

总台央视记者 申杨:能不能用比较通俗的例子讲一讲最终形成的光能发挥哪些作用?

上海硬X射线自由电子激光装置副总经理 刘志:举一个与我们距离比较近的例子。比如药物研发,以前研发新药,科学家要花十几年甚至几十年,去摸索药物分子和病毒细胞的结合方式,因为看不清它们的微观结构,所以在不停地试错,不仅时间长而且成本极高。而有了这台装置,能直接拍下病毒、蛋白质原子结构,快速找到药物作用的靶点,大大缩短新药研发周期,未来针对癌症、疑难杂症的特效药,都可能因为这台装置会加速问世。

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

总台央视记者 申杨:除了在这方面,其他还有哪些方面能用到?

上海硬X射线自由电子激光装置副总经理 刘志:能用到的范围太多了,比如物理、化学、材料、能源科学和信息技术领域等很多基础科学领域,都能用得上这个装置,而且会极大地推进这些领域的研发速度。

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

总台央视记者 申杨:之前在四号井、五号井地下能看到有很多建好的实验室,是不是这个装置生产出来的光就像是一个工具,能够吸引全球各地的科学家来这里,进行他们的科学研究?

上海硬X射线自由电子激光装置副总经理 刘志:当你拥有独一无二的工具的时候,他们就会来。我们建设实验室的目的不光是为了我们自己科学家可以在众多的基础和应用科学领域做科研,也希望全世界最优秀的科学家来做研究。

更多精彩资讯请在应用市场下载“央广网”客户端。欢迎提供新闻线索,24小时报料热线400-800-0088;消费者也可通过央广网“啄木鸟消费者投诉平台”线上投诉。版权声明:本文章版权归属央广网所有,未经授权不得转载。转载请联系:cnrbanquan@cnr.cn,不尊重原创的行为我们将追究责任。

科学分类资讯推荐

首张嗅觉图谱问世 或重塑嗅觉形成认知 - 天天要闻

首张嗅觉图谱问世 或重塑嗅觉形成认知

研究人员以前所未有的细节绘制了小鼠鼻腔中的嗅觉受体分布图谱。这一成果颠覆了人们对鼻子如何产生嗅觉的认知。△小鼠鼻腔的显微镜横截面图像,显示了鼻腔上皮的解剖结构。图片来源:Datta Lab4月28日发表于《细胞》的一项研究,揭示了感觉神经元上表达的约1100个嗅觉受体是如何在鼻腔内壁上皮组织中受到严格调控的空间位置...
心脏为什么不会得癌症? - 天天要闻

心脏为什么不会得癌症?

心脏为什么不会得癌症?心肌细胞会进行有节律的搏动,并在个体出生后停止增殖,因此,心脏没有再生能力。近日,意大利的里雅斯特大学医学院Serena Zacchigna团队完成的体内癌症模型和离体工程心脏组织实验表明,心肌细胞搏动所产生的机械力负
暴雨、冰雹要来,广东天气明起大反转!珠海接下来…… - 天天要闻

暴雨、冰雹要来,广东天气明起大反转!珠海接下来……

【来源:珠海发布】“五一”假期前两天, 珠海天气晴好,大家都去哪里玩了?不过天气马上要反转再反转了! 广东明天好天气要暂时“下线”,局部有大暴雨、小冰雹;珠海明天午后也将有雷雨+10级大风…… 这场雨会持续多久?假期接下来的天气会怎样?赶紧
河北衡水:假日邂逅飞行 低空魅力引游人 - 天天要闻

河北衡水:假日邂逅飞行 低空魅力引游人

5月2日,位于河北省衡水市的中国航协衡水航空飞行营地,各类飞行表演和低空飞行器展示吸引市民游客观赏。中国桃城第四届“翱翔中国”全国低空无人飞行器大赛暨第二届京津冀低空飞行器集采会于5月1日至2日在此举行。图为游客近距离参观飞行器。
可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器” - 天天要闻

可拍原子运动过程 揭秘地下30米的“国之重器”

来源:央视新闻客户端坐落在上海张江的硬X射线自由电子激光装置是“十三五”国家重大科技基础设施建设规划优先启动项目,也是上海(长三角)国际科技创新中心核心空间载体——张江科学城重大科技基础设施集群的旗舰装置,是我国实现2035年建成科技强国战