夏日时节,北京雁栖湖畔群山叠翠,一座银灰色的巨型环形装置静卧其间。从空中俯瞰,它形似一个超级放大镜。这里正是高能同步辐射光源(HEPS),其迸发出的光比太阳还要亮上万亿倍——没错,正是万亿倍。这束光能够清晰揭示纳米级的微观世界,仿佛为科学家配备了一双“上帝之眼”。

晨光下的高能同步辐射光源。新华社发(袁广 摄)
6月13日,“活力中国调研行”记者团走进北京怀柔科学城,深入探访这些大国重器,亲身感受创新之光。作为我国首台高能量同步辐射光源,HEPS是全球设计亮度最高的第四代同步辐射光源之一。航空航天、能源环境、生物医药等前沿领域的科研人员,正翘首以盼用它获取高品质的X光,以推动各自领域的突破。
那么,HEPS究竟如何工作?在HEPS的储存环中,电子以接近光速飞驰。当这些电子经过弯转磁铁或特殊设计的插入件时,会沿着轨道切线方向释放出极为“明亮”的同步辐射光。这些光束经过精密调制后被引至光束线站,“照亮”实验样品,让科研人员得以洞悉微观世界的奥秘。HEPS常务副总指挥董宇辉现场通过沙盘,为记者们清晰勾勒出这条“追光之路”。
航空叶片内部缺陷检测、3D打印过程动态结构捕捉、高铁车轮踏面残余应力表征、液态与固态电池原位工况检测……自去年12月启动试用用户实验,截至今年4月底,这台“超级显微镜”已支撑完成超过100个单位的近300个课题实验。这些数字背后,是实实在在的科研突破。“除了在全球范围内征集课题,下一步我们也将推动用户与科研人员共同组建联合实验室,合力攻克产业发展中的一系列难题。”董宇辉表示。
在怀柔科学城,HEPS仅是“明星阵容”中的一员。目前,这里已落地37个重大科技基础设施平台,形成全国密度最高的重大科技基础设施集群。走进极低温强磁场量子振荡实验站,混合超导磁体和制冷机持续运转,提供比地球磁场强数十万倍的稳态磁场以及逼近绝对零度的极限温度。在这种极端环境下,实验材料内部的电子会展现出奇特的量子行为,呈现出常温和弱磁场下无法观测到的新物态。超导、量子、拓扑等听起来有些“高冷”的词汇,正变为触手可及、清晰可见的实验现象。

6月13日,北京怀柔科学城中国科学院物理研究所内的综合极端条件实验装置极低温强磁场量子振荡实验站。新华社记者 郭兴 摄
20多个类似这样的实验站,共同组成了综合极端条件实验装置。该装置不仅能产生极端的温度、压力、磁场等条件,还能将两种或多种极端条件组合起来同时使用。用户可在综合极端条件下开展材料制备、物性表征、量子调控及超快动力学过程研究。中国科学院物理研究所副研究员李岗透露了一个细节:“这样的极端实验条件是许多科研人员梦寐以求的。早在实验站建设过程中,剑桥大学卡文迪许实验室的科研团队就主动联系我们。正式开放后,他们已三次前来进行科学实验,今年9月还将再次到访。”
以科研基础设施开放共享为纽带,怀柔科学城持续推动国际开放合作。目前,这里向全球开放17个重大科技基础设施,服务覆盖30余个国家和地区的1000余家创新主体。他们还发起了“国际子午圈”“全景数字生命”大科学计划,每年举办国际基础科学大会等各类活动200余场。集聚全球创新力,共筑科技新高地——这句话在这里不是口号,而是每天都在发生的现实。
国内科学家与国际顶尖学者频繁往来,青年人才带着奇思妙想入驻城内,未来材料、未来健康、未来能源等未来产业抢滩布局……怀柔科学城,这座以“科学”命名的新城,正在绿水青山间拔节生长。雁栖湖畔,世界级原始创新承载区加速崛起,北京的科技创新之光日益璀璨,为国家高水平科技自立自强注入澎湃动能。
