对话高能同步辐射光源工程总指挥潘卫民：比太阳亮1万亿倍的光有什么用

经济观察网 记者 张铃 在北京市雁栖湖畔，有一个形似巨型放大镜的“大国重器”——高能同步辐射光源（HEPS）。这个正在建设中的国家重大科技基础设施，将发出地球上最亮的光，比太阳的亮度还要高1万亿倍。

6月初，中国科学院高能物理研究所研究员、HEPS工程总指挥潘卫民接受了经济观察网的采访，他透露，预计HEPS将在今年年底发射第一束光。

从空中俯瞰，HEPS整体建筑外形如同一个巨大的放大镜，这和它被应用于探索微观世界的功能是呼应的——HEPS既能用来研究材料的结构、性质和物质变化的全周期过程，也能用来探索和研究半导体、超导体、纳米材料等新材料，还可以用于生命科学相关的研究，帮助科研人员理解蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能。

HEPS造价48亿元，于2019年6月开始建设，迄今已完成直线加速器、增强器的出束任务，成功将电子升能加速到6000兆电子伏特，创造了多项中国和世界之最。现在，它的储存环、光束线站科研设备正在加紧安装。

HEPS建成后，中国将成为全球少数几个拥有第四代同步光源的国家之一， 同时，作为中国第一台高能量同步辐射光源，HEPS将与中国现有的光源形成能区互补，对提升国家发展战略、增强前沿基础科学和高科技领域的原始创新能力具有重大意义。

|对话|

经济观察网：可否举例说明，HEPS可以给不同领域的科学家带来什么帮助？

潘为民：HEPS能够给航空航天、石油化工、医药卫生、物质科学、生命科学等领域的科学家提供高品质的光，帮助他们解析探索物质的微观结构和演变机制，基本把方方面面的应用场景都涵盖了。比如，HEPS可以应用于某些材料如钛合金材料的精密检测、生命周期监测；可以应用于观察新物质的生成和合成过程中物质是如何变化、反应的；也可以用来观察纳米颗粒的尺度，从而调整和提高纳米材料的性能。

以HEPS在生命科学领域的应用为例，在第一代光源的帮助下，科学家发现了SARS病毒的分子结构，现在在建的已经是第四代光源了，通过第四代光源去观察SARS病毒，科学家一定会观察得更清楚、更仔细、采样更快。

经济观察网：HEPS可以应用于工业界吗？

潘卫民：国家投资建设这个大装置，对于国家需求的研究课题是免费开放的。企业使用HEPS要视情况而定，单独建一个线站，需要几千万元，企业没有一定经济实力是不行的。

不过，如果企业确实很有研发能力，我们也愿意扶持企业的创新。比如，如果一家企业能借助HEPS发现对癌症有很好抑制作用的新药，这就是造福全人类的事，我们可以与之合作完成实验。

经济观察网：HEPS为何能发射比太阳亮1万亿倍的光？

潘卫民：光源的发射度和亮度成反比。我们把发射度设计得非常小，束团尺寸设计得非常小，发出的光就特别强，这是由物理性质决定的。HEPS的发射度的设计值是世界最小的，我们计算过，它发出的光亮度大约比太阳亮1万亿倍。

经济观察网：在年底发射第一束光之前，HEPS还有哪些重要的工作需要完善？

潘卫民：很多事还没完成，任务比较重，时间也非常紧。比如，储存环设备还没完全搭建好，真空盒也还没有安装好，此外还有真空盒烘烤、准直、电源联调、高频腔的老练等事项。我们预计从7月15日开始调束，调束就看运气了，运气好一个月就调好了，慢的话需要4—6个月，所以我们争取年底能发射第一束光。能够在一两个线站上做实验， HEPS就进入了试运行阶段。

经济观察网：从出光到HEPS正式运行还需要经过什么过程？

潘卫民：还需要经过比较长的过程。电子束流达到二三十毫安就可以出光，但出光只是意味着“水渠”建成了，可以让水从中流过，流量还不够。要达到规定的流量，并且让水通畅流过，还需要不断地修整“水渠”才行。

经济观察网：装置在建设中有哪些措施屏蔽辐射？

潘卫民：首先，HEPS的隧道墙体至少有80厘米厚，能够让在墙外做实验的工作人员处于安全的环境下。此外有很多监测手段，我们使用各种仪器检测辐射的情况，一旦辐射剂量超标，就会有设备发出警报，工作人员可以启动装置急停。另外，我们还有多种新的监测工具，包括一些中子探测器和手持计量仪。

经济观察网：同步辐射光源历经四代的更迭，都发生了哪些变化？

潘卫民：我国第一代光源是1989年建成的依托北京正负电子对撞机的北京同步辐射装置，运行在2.2GeV（1GeV=109eV），但因为对撞机束流要不断对撞，束流品质本身不高，发出的光质量不算好，尽管如此，依托它也做了很多实验；第二代光源是1990年建成的合肥同步辐射光源，运行在800MeV（1MeV=106eV），是一个低能区光源，是专用光源；第三代光源是2009年建成的上海光源，运行在3.5GeV，能量中等，光的质量也非常好，性能达到了世界先进水平；第四代光源的特点是发射度非常小，亮度非常高，比第三代同步辐射光源的亮度要高出100—1000倍，光的各项品质要高很多。

我们可以用手电筒的功能升级来类比光源的迭代。过去用的手电筒是很普通的，照明不太清楚，后来有了强光的手电筒，又有了远光的手电筒，有的可以比以前照得更清楚，有的可以比以前照更广的范围而且清晰度更高。打个比喻，如果第一代光源能看清楚小昆虫的血管，后来的光源则可以看到血管上的微小血管瘤，到第四代光源，我们甚至可以清楚地看到那到底是一个什么样的血管瘤。