源，是万事万物的开端。自人类诞生以来，便对“源”满怀着无尽的向往与憧憬。我们有世外桃源的浪漫情怀，有饮水思源的感恩之心，有正本清源的思考能力，探究本源成了刻在人类基因上的铭文。
物质的本源究竟是什么？人眼所能触及的事物是否能够被持续细分？微观世界又遵循着怎样独特的物理规律？
大道常存于至微之处，人类每一次向极限发起的勇敢追问，都化作了科技革命持续向前迭代的澎湃动力。而那些用以探究微观世界的精妙工具，则成为了人们渴望求源途中的关键钥匙。
在毫米级别的微小世界里，光学显微镜像一把神奇的钥匙，帮助人类轻轻推开了微观世界的大门。从微生物的细胞到芯片的DNA结构，人类的视野已然拓展至纳米世界。
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同步辐射光源相关设备
如今，人们更是向更为微观的原子乃至原子核层面发起了深入的追问。
我们是依据这样的原理去洞察物体的：假设我们朝着一张网上发射众多小球，部分小球撞击到网上的不同位置后，散射向四面八方亦或穿透而过，若将所有小球的运动轨迹收集整合起来，便能反向推导出网身的结构与成分。借鉴这些原理，大科学装置成为了人类叩响微观世界大门的钥匙。
砂轮锯在工作时会沿着切线方向迸射出火花，这与接近光速的电子做曲线运动时在切线方向发射出电磁波的过程颇为相似，电子的能量越高，就能产生波长更短且穿透性更强的光——X射线。
同步辐射装置正是巧妙运用了这一原理，从北京同步辐射装置（BSRF）到合肥同步辐射装置（HLS）、台湾光源（TLS）、上海光源（SSRF）和台湾光子源（TPS），再到正在建设中的北京怀柔科学城的高能同步辐射光源（HEPS），我国的同步辐射装置已然从第一代稳步发展至第四代。
光源的发展日新月异、迭代更新，昭示着我国同步辐射事业的蓬勃兴盛。
标志同步辐射光源进化的一个最为根本的指标便是发射度。将四代光源与一代光源相比较，前者的发射度要优于后者一万多倍。相同数量的光子集中于更小的范围，其亮度自然就会更强。
X射线与原子的核外电子相互作用会产生丰富多样的光电信号，其作用范围大到能够透视动物个体，小到可以推知原子的排列方式，它将成为探索物质结构与变化过程的强劲有力的科学利器。
质子以接近光速的速度运动，当它们撞击到金属靶材时，便会发生散裂反应，释放出中子。中子具有磁矩且不带电，能够直接与原子核发生作用，具备强大的穿透性。
利用中子的散射技术，不仅可以探测微观粒子的信息，同样也能够推知原子的排列方式，尤其对于氢元素能够进行精准的识别。这一特性与同步辐射形成了极为良好的互补态势。
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原子世界相关设备
然而，无论是同步辐射中的光子，还是散裂中子源中的中子，它们与物质相互作用所产生的信息都仅仅是用于反推物质的结构。那么，是否有可能直接拍摄到原子呢？人类再次向原子世界抛出了这一深刻的疑问。
在中国科学院物理研究所怀柔综合极端条件实验装置中，透射电子显微镜是一种常用且基础性的实验装置。在10万伏的加速电压下，电子穿透材料时会与原子相互作用。在另一侧收集透射电子的信号，便能让我们窥探到原子分辨率的奇妙世界。
倘若将透射电子显微镜视作一台分辨率极高的“照相机”，那么借助飞秒激光，它便能瞬间变身为一台兼具原子级空间和时间分辨能力的“录像机”。
超快透射电子显微镜，它能够以一万亿分之一秒的惊人时间精度拍摄照片，这不仅为材料结构相变、化学催化反应、生物大分子折叠等超快动力学过程的直接观测提供了卓越的高性能工具，也为自由电子与光子相互作用的相关研究搭建了全新的平台。
100年前，科学家们便已发现原子内部的结构，如今在初中生的课本上也会讲述到，原子内部的结构包含原子核和电子。那么，我们是否有办法运用更为强大的工具去开启这些更为微观粒子的神秘大门呢？这些基本粒子又具备怎样独特的性质？
事实上，我们探索微观世界的步伐还远远未曾停歇。若想深入了解电子的结构，就需要将电子打碎，而打碎电子的方法便是通过撞击。
电子和正电子被加速到接近光速后，在几十微米的狭小空间范围内进行对撞，一秒钟内会有上亿个电子和正电子交错而过，然而真正有效的对撞却仅有几百次。
粒子物理实验学家们利用设置在对撞点周围的大型粒子探测装置北京谱仪Ⅲ，对撞产生的全部末态粒子进行精确的测量与细致的分析，从而深入研究其中蕴含的内在规律。
电子内部的物质在如此极端的实验条件下，才能够被人们有效地观测和研究。电子内部究竟是什么？胶球的特性又是怎样？是否会有新的物理现象诞生？
这一切的答案都隐匿在那电光火石的碰撞瞬间之中。在北京正负电子对撞机中，对撞并非终点，而是新发现的起点，它已然成为研究基本粒子、破解世界万物基本构成之谜的关键重要手段。
碰撞，并不单单意味着分裂，也同样意味着融合。
自然界中所发现的最重的元素是92号元素铀，而所有的超重元素均是通过人工合成的方式获得。如今，人们已经成功合成到118号元素，将元素周期表的第七周期完整地填充完毕。
在兰州，中国科学院近代物理所拥有亚洲能量最高的重离子加速器，能够将从轻到重的离子加速到所需的能量状态。
通过离子加速器，可以使离子克服自身与靶核之间的库仑斥力，进而发生核融合反应，产生更为重的元素，有望开启元素周期表的第八周期。科学家们还能够巧妙地运用离子束来治疗癌症、进行诱变育种等。
人类生活在一个由经典物理所支配的宏观世界里，想象一下，倘若我们面前是一片浩瀚无垠的汪洋大海，当我们沿着河流逆流而上，去探寻这一切的源头时，便不得不跨越重重艰难险阻，直面种种严峻挑战，甚至有时需要重新构建各种物理定律。
而那最终的源头究竟是否存在？它又将会为我们带来怎样一个全新的世界？这个深邃的问题，就让我们留待未来去解答吧。
【文本来源@中科院物理所的视频内容】
