螺鳴張江 「上海光源」閃耀科技最前沿

以科創為坐標軸，閱讀上海，一定不能錯過張江的鸚鵡螺——大名「上海光源」，全稱「上海同步輻射光源」。

上海光源

目前世界上性能最好的第三代中能同步輻射光源之一，由中國科學院和上海市人民政府共同建議和建設，位於上海市浦東新區張衡路239號，整體結構彷彿鸚鵡螺。它是落戶上海的第一個國家大科學裝置，與國家蛋白質科學研究（上海）設施、上海超強超短激光實驗裝置等，形成大科學裝置的張江集群。

上海光源。新民晚報記者 劉歆 攝 下同

「情定」張江

張江，浦東新區的腹地，上海科創的心臟。同很多快速發展的地區一樣，數十年前這裡還是田野與集鎮；再往前追根溯源，它曾是古時戍卒屯墾的海防邊疆。老上海興許還叫得出荸薺、紅菱、雪裡蕻鹹菜這「張江三寶」，曉得「錢萬隆」醬園的發源地就在這裡。對更多年輕人而言，張江已完完全全是科技創新的代名詞。

鸚鵡螺，被稱作海洋「活化石」的軟體動物，數億年前便已存在於地球這藍色星球上。世界上第一艘核潛艇取名「鸚鵡螺號」，第一個成功擊落火箭的激光武器也以「鸚鵡螺」命名……2009年，大科學裝置界也誕生了一座享譽國際的鸚鵡螺，它的名字叫上海光源。

上海光源，是張江最壯觀的建築，也是張江國家綜合性科學中心的首個「代表人物」，目前還在積極「長個兒」——建設二期擴容工程。加上全球生命科學領域首家綜合性大科學裝置——國家蛋白質科學研究（上海）設施、有望於今年在國際上率先實現10拍瓦激光輸出的上海超強超短激光實驗裝置、也已「情定」張江的X射線自由電子激光裝置等「國寶鄰居」，全球規模最大、種類最全、綜合能力最強的光子大科學裝置集聚地之一，將在這裡崛起。螺鳴張江，迷人的不僅僅是酷炫美麗的建築外形，更是浩瀚科學的無窮魅力，還有科創上海的前沿氣質。

「視界」非凡

坐在飛馳的磁懸浮列車上，有那麼幾秒鐘，乘客是可以透過車窗瞥見上海光源的「螺心」的。通過公眾科學日等科普活動，老百姓也是有機會走進鸚鵡螺，一探同步輻射光源到底是幹什麼的。它，是上海的驕傲。

張江高科技園區。

當然，上海光源里常來常往的，是科學家。在1米多厚鋼筋混凝土築成、周長432米的全封閉隧道內，無數電子束以接近光速的速度在磁場中作曲線運動，每每「拐彎」，就會沿切線方向產生電磁輻射，迸發強大光束，這便是上海光源的奇妙風景線——彷彿一台「高大上」的超級顯微鏡，卻又擁有與老百姓息息相關的民生用途。

0.3納米，這是上海光源成像線站的靜態解析度，簡直比頭髮絲直徑的萬分之一還要小。花草樹木的呼吸吐納，人體內蛋白質分子的皮秒級「寫真」，故宮國寶千年前的製作技藝……上海光源「眼福」不淺。埃博拉病毒入侵機制的全新發現，史上首次在琥珀中找到的億年古鳥標本，藏了80餘年的「幽靈粒子」外爾費米子……上海光源「視界」非凡。

「標配」奇蹟

八年前，英國《自然》雜誌曾撰文報道上海光源的建成，題為《中國加入世界級同步輻射俱樂部》。事實上，上海光源的開機率、全球頂級期刊論文數等指標，幾乎完勝日本、英國、法國等同處國際前列的第三代同步輻射裝置。截至2016年底，已執行通過專家評審的課題申請8638個，累計為用戶提供實驗機時超過22.9萬小時，「上海光源是目前世界上性能最好的中能第三代同步輻射光源之一」。沒有哪位科學家用戶會對發生在這裡的奇蹟感到意外。

奇蹟，在光源，在張江，在上海，素來都是「標配」。這座鸚鵡螺建築本身便是一個又一個奇蹟的結晶。「以世界同類裝置最少的投資和最快的建設速度，建成為國際上性能指標領先的第三代同步輻射光源之一，是我國大科學裝置建設的一個成功範例。」

8片異形雙向彎曲的巨大旋轉花瓣，2100根48米深的混凝土樁基，鸚鵡螺便是這樣拔地而起的。「造螺」之艱辛可想而知，僅舉一例：微米級地基振動。上海光源需要極其穩固的地基，否則便會「騷擾」到建築內精密儀器的工作。具體而言，在一塊直徑超過200米的圓形地基上安裝加速器和光束線實驗站，要求地基的最大振動幅度不超過1微米。基於如此苛刻的要求，世界上多個同步輻射裝置被「逼」上了山。相比山石基礎，上海光源所在地的地質就好比果凍。然而，經過精密的計算、設計、監測和施工，最終，上海光源底板的最大振動量僅0.25微米左右。

驚喜不斷

鸚鵡螺的故事，不僅還沒講完，而且剛剛開篇。就在這片土地上，上海光源的二期擴容工程和X射線自由電子激光裝置都在建設進行時，前者仍屬於第三代光源，後者已進入第四代光源。

誰也不曾料想，鸚鵡螺當年預留的另一半空間這麼快就要派上用場了，上海光源的機時這麼快就供不應求了，甚至第三代光源這麼快就有不夠用的時候了。按計劃，上海光源二期要再添16條光束線站。待其2020年全部竣工開放時，上海光源的光束線站總數將近40條，科學實驗能力和實驗方法由二十幾種增至100多種，照亮更多科學前沿。

浦東軟體園。

而緊挨著鸚鵡螺建造的X射線自由電子激光裝置，體形狹長——「電子槍」射出的電子束在近300米長的加速器隧道里大步流星，最終產生自由電子激光。其峰值亮度比上海光源還要高10的9-10次方，成像時間的計量單位則已經到了飛秒（1秒的1000萬億分之一）。在納米級微觀世界裡，如果說第三代同步輻射光源是「拍照」的話，那麼第四代自由電子激光裝置就是「拍電影」了。X射線自由電子激光試驗裝置去年底已出光，現正在調束。目前最大的驚喜在於，這個夏天的哪一天，X射線自由電子激光試驗裝置的出光就將達到理想狀態。

強手「鄰」立

再往南，海科路上還有不少與鸚鵡螺志同道合的鄰居小夥伴。其中，最親近的當屬國家蛋白質科學研究（上海）設施（簡稱「上海設施」），兩家甚至還頗有幾分親緣關係。上海設施的主體建築在海科路上，而專用於蛋白質結構分析的「五線六站」就造在上海光源內。還差半個多月，上海設施就要滿三歲了，截至2016年底，為用戶提供有效機時227586小時，執行課題1864個。作為所有生命形式與生命活動的主要物質基礎和功能執行者，蛋白質在這裡備受禮遇，更全的科研手段、更高的研究效能盡在此地。

張江高科技園區，微電子港。

如果說同步輻射光照亮的學科之多，應用領域之廣，是其他人造光源無法企及的，那麼超強超短激光則是已知的最高光強光源，為人類提供了前所未有的極端物理條件與全新實驗手段。依然是海科路上，上海超強超短激光實驗裝置的土建已開工，預研工作也已取得重要階段性進展，不僅已成功實現5拍瓦激光脈衝輸出，達到當前國際同類研究的領先水平，而且有望於年內成為世界上首台實現10拍瓦激光輸出的超強超短激光裝置。把地球接收到的太陽總輻射能量聚焦到頭髮絲粗細的尺度，才能達到1拍瓦的激光脈衝聚焦後的強度。治療癌症，人工降雪，甚至產生反物質，超強超短激光也是個深藏不露的高人。

張江高科技園區。

強手「鄰」立，這是要干大事的節奏啊！1999年7月，上海光源定址張江高科技園區。一個月後，上海市委、市政府頒布「聚焦張江」的戰略決策。根據國際上的先進經驗，包括歐洲核子中心在內的大科學裝置都有兩種以上的光子設施，以滿足不同研究需求，產生新的研究手段。螺鳴張江，打造世界前沿的光子科學中心，對張江而言可謂水到渠成！

鸚鵡螺的故事，未完待續。

新民晚報記者 董純蕾

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