记者团探访北京怀柔科学城高能同步辐射光源 装置亮度超太阳万亿倍

6月13日，参加“活力中国调研行”的记者团走进北京怀柔科学城，对高能同步辐射光源（HEPS）装置进行实地探访。该装置因能产生极高亮度的光并透视微观世界而受到关注。

雁栖湖畔的环形装置

从空中俯瞰，一座银灰色的巨型环形建筑静卧在雁栖湖畔的群山之间，其轮廓酷似一个被放大了数倍的放大镜。这正是HEPS的主体结构。

高能同步辐射光源可迸发出比太阳亮万亿倍的光，帮助科研人员看清纳米级的微观世界。

这一光学特性源自同步辐射原理。同步辐射是指接近光速运动的电子在磁场作用下发生偏转时，沿切线方向发射出的电磁辐射。该辐射具备高亮度、宽频谱等特征，使其成为观察物质内部精细结构的理想工具。

名词字面解读

高能同步辐射光源中的“高能”指电子束的能量水平较高，“同步辐射”描述了电子在同步加速器内偏转时产生辐射的物理过程，“光源”则表明该设施是一个强大的光子发射平台。三者组合，界定了利用高能量电子生成同步辐射光的大科学装置属性。

借助这种光，研究人员能够直接观测到材料内部的原子排列、分子结构等纳米尺度细节，为微观世界的研究提供新的手段。

高能同步辐射光源启动试运行以来支撑完成近300个课题实验

截至今年4月底，位于怀柔科学城的高能同步辐射光源（HEPS）已完成来自100余个单位的近300个课题实验。这一设施自去年12月启动试运行用户实验。

以接近光速飞驰的电子释放“超级X光”

作为我国首台高能同步辐射光源，HEPS是目前全球设计亮度最高的第四代同步辐射光源。它能够为航空航天、能源环境、生物医药等前沿科学和工程应用领域提供高品质的X光。

HEPS常务副总指挥董宇辉通过现场沙盘讲解了其工作原理：在储存环内，电子以接近光速运动，在经过弯转磁铁或特殊设计的插入件时，会沿轨道切线方向释放同步辐射光。这些光经过精密调制后引至光束线站，用于照亮实验样品。

同步辐射光是带电粒子在磁场中做曲线运动时，沿切线方向发出的电磁辐射。

应用场景覆盖航空叶片检测与电池原位分析

在已完成的实验课题中，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以及液态和固态电池原位工况检测等均被纳入研究范畴。

董宇辉透露，下一步将推动用户与科研人员共同组建联合实验室，合力攻关产业发展中面临的系列难题。

极端条件装置提供强磁场与极低温环境

怀柔科学城已落地37个重大科技基础设施平台，构成全国密度最高的此类设施集群。其中，综合极端条件实验装置设有20多个实验站，可产生极低的温度、极高的压力与磁场，并实现多种极端条件的组合使用。

在极低温强磁场量子振荡实验站，混合超导磁体和制冷机提供的稳态磁场比地球磁场强数十万倍，温度逼近绝对零度。中国科学院物理研究所副研究员李岗介绍，在此条件下，材料内部电子会展现出常温和弱磁场下无法观测的量子行为，超导、量子、拓扑等领域词汇正转为可触可见的实验现象。

剑桥大学团队已三次到访并将于9月再来

李岗透露，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合作。装置正式开放后，该团队已三次前来进行科学实验，今年9月将再度到访。

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。目前已有17个重大科技基础设施向全球开放，服务覆盖30余个国家和地区的1000余家创新主体。当地还发起了“国际子午圈”“全景数字生命”大科学计划，每年举办包括国际基础科学大会在内的各类活动200余场。

怀柔科学城目前集聚的重大科技基础设施平台数量，使其成为重大科技基础设施平台密度最高的区域。

国内国际人才交流带动未来产业抢滩布局

国内科学家与国际顶尖学者的频繁往来，以及青年人才的持续入驻，正在推动未来材料、未来健康、未来能源等产业在区域内布局。怀柔科学城正在雁栖湖畔加速建设，目标成为世界级原始创新承载区。