探究生命與物質奧秘 兩個大科學裝置同日開建

中國航空報訊：6月29日，北京懷柔科學城兩個大科學裝置——高能同步輻射光源（HEPS）和多模態跨尺度生物醫學成像設施同日開建。一個是探測微觀世界的「超級顯微鏡」，另一個是生命醫學領域世界一流的重大科技設施。

不久前，美國能源部基礎能源科學顧問委員研究報告《調控物質和能量：科學的五個挑戰及展望》指出，「當前，人類已進入物質調控時代。通過更精細地認識物質（包括生命物質和非生命物質），在原子甚至電子水平調控物質，使其具有期望的功能和性能。先進光源在其中起著關鍵作用」。顯然，為讓人類游刃於物質調控時代，中國正鑄造兩把「利器」。

高能同步輻射光源。

造把「放大鏡」探清微觀世界

精細到10納米量級

「光越強，就越容易看得清楚。高能同步輻射光源的建築外形猶如『放大鏡』，寓意為探測微觀世界的利器，可達10納米量級空間分辨能力。」高能同步輻射光源項目副總經理、中科院高能物理研究所多學科中心主任董宇輝表示。

「要看清楚粵港澳大橋上某個工件如何斷裂，目前我們不能做到，而若模擬南方高鹽、高濕、高溫環境下工件的狀態，用先進光源觀察，可以看到其材料分子級的裂縫程度，從而可實現在其變化過程中的關鍵環節進行調控。」董宇輝表示，這種明察秋毫的本領適用於解決很多行業中的共性問題，可廣泛應用到先進材料、航空航天、能源、醫藥、化工、生物工程和微細加工等領域，提供突破瓶頸問題的手段，從而推動技術創新，提升企業核心競爭力，促進相關高科技產業發展。

高能同步輻射光源項目經理、中科院高能物理研究所副所長秦慶表示：「HEPS項目是在不斷研發、攻克難題中推進建設的，主要包括加速器、光束線站及輔助設施等，預計2025年建成運行，新建建築面積12.5萬平方米。」

據秦慶介紹，HEPS主加速器的周長為1360.4米，電子束流能量為60億電子伏特，設計亮度極高。主加速器採用7BA彎鐵消色散的結構單元，可實現電子束流的水平自然發射度小於60皮米·弧度，這也是第四代衍射極限光源的主要特點。這個設施將建設不少於90條高性能光束線和實驗站的能力，可提供能量高達30萬電子伏特並具有高亮度、高相干性等特點的同步輻射光，以及具備納米量級空間分辨、皮秒量級時間分辨、毫電子伏特量級能量分辨能力。

據介紹，建成後的HEPS將是我國第一台高能同步輻射光源，也是世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一。

生物醫學全功能研究平台

將達世界一流水準

「我們知道，同一尺寸下，顯示解析度越大，圖像越小，反之越大。而多模態跨尺度生物醫學成像裝置可以實現顯示解析度越大，圖像越大的效果。而且還可以從不同時間和空間尺度上形成『全景圖』。」多模態跨尺度生物醫學成像項目副總工程師、北京大學教授孫育傑表示。

孫育傑進一步解釋道：「生命科學研究的對象小到分子活動，大到動植物的生長，從納米級到分米級，從毫秒級到月、年，這就需要更清晰的成像技術。如要了解人是如何思考的，就要對人腦研究，神經網路中有10億多個神經元，神經突觸達千億級。針對不同尺度，用顯微鏡看神經元細胞的大分子，用電鏡技術探看神經突觸，用磁共振技術觀察腦部的其他活動等，然後我們通過影像技術分析及大量計算，最終把不同空間、時間尺度的研究對象模態融合成完整的立體圖像信息。」

「猶如谷歌地圖一樣，既有整個城市的信息，又能不斷放大，從北京找到頤和園路，找到北京大學，還可以記錄變化過程中的細節。」孫育傑表示。

據介紹，多模態跨尺度生物醫學成像設施由北京大學作為法人單位，聯合中科院生物物理所建設的國家重大科技基礎設施，總投資17.35億元，預計2023年建成運行。將實現高端生物醫學影像儀器裝備的「中國創造」，成為生命醫學領域世界一流的重大科技設施。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！