他們是“追光者”

1970年1月，中國科學技術大學（以下簡稱中國科大）南遷合肥，開始了“二次創業”。55年來，中國科大與合肥市“心手相牽”，助力城市科創發展。20世紀80年代建成的我國第一個國家實驗室——國家同步輻射實驗室，就是代表之一。

籌建實驗室探尋“神奇之光”

中國科大西區有一幢飛碟狀的巨大建筑物，這就是國家同步輻射實驗室，它是合肥綜合性國家科學中心的主要標志之一。從空中俯瞰，它像一只“慧眼”，幫助人們探尋微觀世界的諸多奧秘。

說到國家同步輻射實驗室，大家可能最先想知道什么是同步輻射。同步輻射，是一種和光一樣的電磁波，是高速帶電粒子曲線運動時沿切線方向發出的電磁輻射。科學界把產生和利用同步輻射光的科學裝置稱為同步輻射光源。同步輻射光源比傳統光源亮一億多倍，并且波長的覆蓋范圍更大，概言之就是一種強度大、亮度高、頻譜連續、方向性及偏振性好、有脈沖時間結構和潔凈真空環境的優異的新型光源，可應用于物理、化學、材料科學、生命科學、信息科學、醫藥學、農學、環境保護和超微細加工等眾多基礎研究和應用研究領域，幫助科學家高效探測物質的微觀結構。

基于以上這些優點，同步輻射光源就被科學界譽為“神奇之光”，成為各國搶占引領未來科技發展的戰略制高點。因此，自20世紀70年代以來，各國興起了建造同步輻射實驗室探尋光源的浪潮，而研究同步輻射光源的科學家們則被形象地稱為“追光者”。

中國的第一束“神奇之光”是從中國科大、從合肥發出的。

為縮短與發達國家之間的差距，實現科技自立自強，中國科大在國內率先提出了建設同步輻射加速器的構想。在1977年底的全國自然科學學科規劃會議上，中國科大提出建造同步輻射加速器的建議。1978年春，中科院批準同意在合肥建設電子同步輻射加速器預研項目，并成立籌備組。1983年4月8日，國家計劃委員會正式批準建設國家同步輻射實驗室。

“在合肥中國科技大學籌建國家同步輻射實驗室，建造一臺能量為8億電子伏、平均束流強度為100—300毫安的電子同步輻射加速器及相應的實驗設備。”這份《關于建設國家同步輻射實驗室的復函》中寫道，“……第一步先引用真空紫外和軟X射線兩條光束線，在應用試驗具備一定基礎后，再陸續把15條光束線都開發利用起來。”該復函將一開始提出的“合肥同步輻射加速器”改名為“國家同步輻射實驗室”，并特地說明這是我國第一個國家級實驗室。

歷經艱辛、樂在其中的“追光者”

據檔案記載，自1978年2月中科院批準中國科大開展同步輻射加速器預研后，一支只有20多人、平均年齡不到35歲的年輕隊伍，開始了實驗室的建設征程，成為中國首批“追光者”。他們中包括時任中國科大副校長包忠謀及中國科大近代物理系的何多慧、裴元吉、金玉明、張武等多位教師。

同步輻射裝置涉及粒子物理、微波、高頻、真空、精密機械、輻射防護等學科專業以及調制器、加速管、輸運線、光束線、實驗站等系統，是高度復雜的大型高科技裝置。20世紀70年代末，我國工業基礎比較落后，建設國家同步輻射實驗室的一切都要靠自己摸索、研究，困難可想而知。

據實驗室一期工程總工程師何多慧等人回憶，他們每天深夜回去休息時，電話就放在耳邊，萬一有事就立刻跑到現場；實驗室副總工程師裴元吉與技術人員連續半年每天工作到深夜；有的技術人員干脆抱來被子住在現場參加調試，就是為了直線加速器早日出束；還有人在貴州深山溝里連續駐廠幾個月試制模型。實驗室團隊經過多年技術攻關，成功研制出世界上第一塊尺寸達到1420mm×420mm×150mm脈沖壓縮光柵，打破了美國對我國大尺寸高精度光柵研制的封鎖……

加速管是直線加速器的核心部件，鑒于當時我國還沒有單位具備制造和加工該部件的能力，從美國買一根3米長的舊加速管價格高達8萬美元，于是實驗室決定自力更生自己制造。在中國科大相關部門的協助下，從購買超精密車床、建恒溫車間到自主設計、加工，科學家們最終制造出了直線加速器的核心部件——加速管。

實驗室一期工程辦公室主任胡勝生對制造加速管過程中的一件事記憶猶新。加速管的加工是在中國科大的東區，安裝卻在西區，中間要穿越金寨路。因為加速管對運輸要求很高，不能有一點震動，但當時又沒有專門的運輸設備，于是工作人員想出了一個“土辦法”——在平板車下面墊兩個充滿氣的輪胎，等到深夜馬路上車較少時，由一位經驗豐富的老司機緩慢小心地運過去，然后大家用肩扛進安裝地點安裝。“現在看這個方法的確土，但當時卻幫我們解決了大難題。記得當時每做成一件事、每調好一個設備，大家都感到特別興奮，覺得樂在其中。”

通過幾年預研，實驗室創造了中國加速器界的4個第一：建成了30MeV我國當時最高能量的電子直線加速器、國內第一塊超高精度大型彎轉磁鐵、第一塊聚焦四極磁鐵，以及一段近儲存環十分之一超高真空系統。與此同時，還完成了800MeV同步輻射加速器物理設計。

1984年11月20日，國家同步輻射實驗室舉行了建設奠基儀式。時任中央書記處書記的胡啟立和國家部委、省市領導200多人出席了奠基典禮。著名科學家、中國科大第二任校長嚴濟慈親臨合肥，為工程題寫奠基石銘文并為工程開工挖土；聶榮臻元帥發來親筆簽名的賀信。

最激動人心的時刻還是在1989年4月26日，這一天，實驗室僅用了23小時，便完成從第一次向儲存環注入電子束流到獲得儲存束流，產生了很強的同步輻射光源，這標志著“合肥光源”出光了，也宣告了國家同步輻射實驗室建成運營。而在此之前，世界上所有的同步輻射加速器調試出光所用時間都超過48小時，我國創造了世界同步輻射加速器調試出光最快紀錄。

更值得驕傲的是，創造這一紀錄的同步輻射加速器，95%以上部件都是我國自主研制的。這一成果在1991年迎來“大考”——國家同步輻射實驗室項目通過國家驗收，被鑒定為已達到國際同類裝置先進水平。這讓當時不少外國科學家連連驚嘆！

“合肥光源”精神的美麗綻放

國家同步輻射實驗室到底有多厲害呢？據檔案記載，實驗室一期工程建造的我國第一臺專用同步輻射裝置“合肥同步輻射加速器及光束線實驗站”項目獲得1992年中科院科技進步獎特等獎和1995年國家科技進步獎一等獎。1998—2004年，實驗室實施了二期工程建設，增建8條光束線、實驗站，自行研制了我國第一臺插入元件，首次引進了當時國際最先進的實驗物理和工業控制系統，成功運行并推廣至國內大科學工程。2006年起，實驗室開始新一輪重大升級改造，建成了世界上最先進的二代光源……目前，“合肥光源”的運行開放達到國際同類裝置的先進水平，每年運行時間超過7000小時，開機率優于99%，為國內外科學工作者提供40000小時以上的優質機時。在2021年中國共產黨百年華誕之際，國家同步輻射實驗室被中宣部列為全國愛國主義教育示范基地。

自20世紀90年代以來，國家同步輻射實驗室在長期的運行開放中，支撐科學家們解決了先進功能材料、能源與環境、生命科學等領域的一系列重要的科學問題，在國際著名學術期刊《科學》《自然》上皆有重要研究成果發表。此外，在航空發動機燃燒、煤化工能源轉化、先進薄膜材料研制、大光柵技術和標準探測器定標與傳遞等國家重大戰略需求領域，實驗室進行了開創性的研究工作，成果多次獲得國家自然科學獎、“中國科學十大進展”等重要獎項。同時，實驗室在集聚多學科、優秀科學家、創新群體、高新產業研發，為“大國重器”的研制培養大批復合型人才方面，作出了重要貢獻。

更值得一提的是，國家同步輻射實驗室第一代建設者勇擔國家重任，憑著一股不負韶華、不負使命的勁頭從零開始，一代又一代“追光者”攻堅克難，接續奮斗，只為實現我國的“光源夢”，他們自立自強、拼搏奉獻、追求卓越，創造了一個又一個歷史。

持續發展中追求極致之美

2006年11月，國家同步輻射實驗室啟動“合肥先進光源”規劃研討；2009年12月15日，由中科院和中國科大共同投資的“合肥光源重大升級改造項目”立項；2023年6月7日，國家發展改革委批復“合肥先進光源”國家重大科技基礎設施項目初步設計概算；2023年9月20日，“合肥先進光源”國家重大科技基礎設施項目啟動……

經過一代又一代科學家的持續努力，“合肥光源”的性能已經發揮到了極致，時代的發展也對科學研究提出了更高要求，需要探尋更先進的光束。因此，自2006年開始，國家同步輻射實驗室把光源研究方向瞄向了衍射極限的低能區，即由“合肥光源”向“合肥先進光源”挺進，建設亞洲首個第四代低能區光源。

第四代光源，在亮度和相干性方面有了巨大提升，把X射線對各學科研究的支撐能力提升到一個前所未有的高度，可以更清楚地看清微觀世界。它的目標是形成先進光源集群，助力國家科技戰略布局。

對此，國家同步輻射實驗室科學家為我們做了更直觀的解釋，正在建設的“合肥先進光源”，能夠以納米級的高分辨直接觀測復雜的不均勻體系中的電子、自旋、化學狀態和輕元素體系的結構，有望揭開高溫超導電性的秘密，幫助我們研發更安全、更高容量的動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度碳纖維等輕元素復合材料的研發效率，甚至能幫助揭開困擾人們多年的阿爾茨海默癥病理……

人類有了光，才照亮了文明發展的漫漫長路。在一代又一代“追光者”的努力下，“合肥先進光源”這一美麗的“神奇之光”，必將成為科學研究的“利器”和產業步入新車道的“助推器”，助力合肥及長三角科技研發一體化發展，服務國家科技戰略布局。

（責任編輯：陳劍鋒）