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POSTECH第四代放射光加速器开工,能制造比太阳亮100万万亿倍的光线

作者: mingxia来源: 中央日报 时间: 2013-05-10 00:00:00点击次数:

5月9日上午,在庆北浦项南区孝子洞的POSTECH浦项加速器研究所中,随着“3、2、1”的倒计时,来宾们一起拉开爆破杠杆,喷出来五颜六色的花粉。为了制造出比太阳还要亮100万万亿倍的光线,“梦想光工厂”——第四代放射光加速器(PAL-XFEL)正式宣告开工建设。

纪念仪式背后的工程现场看上去就像是高速公路的建设现场一样,双向8车道宽的工程现场横穿山腰。虽然开工仪式在当天举行,但事实上,从2012年秋季起,就已经开始了地基工程。加速器构建推进团长高仁洙(POSTECH 物理学系教授)表示“在打地基的过程中,共铲平了6个小山坡”,“仅挖下来的土就能装满1万辆大卡车”。

放射光是指快速运动的电子在改变运动方向时由于失去能量而放射出的光线。放射光加速器是为制造出放射光,而通过人为给电子加速,并利用磁石改变电子方向的设备,其核心是生产电子的电子枪、制造推动电子移动的电波的高频生成器以通过将数十个N极与S极交叉来促使电子弯曲运动的插入装置。加速器越长,能量就会越大;插入装置越多,电子运动的方向就改变得越多,发出的光就会重叠起来,放射光就会更亮。

现在浦项正在运转的第三代放射光加速器全长170米,激光能源为3GeV(1GeV = 10亿eV),光的亮度为太阳的一亿倍左右。而新制造的第四代放射光加速器长达710米,如果加上插入装置(250米)和其他装备的话,全长将达1100米。

我们为什么需要明亮的放射光呢?X光等放射光是波长很短的放射光,其波长只相当于原子和分子之间的距离。通过光线穿过物体的衍射图(光通过微小空隙时产生的明明暗暗的斑纹),可以看到非常小的细微物质的内部。放射光越强,就越能看到更小的物质及其更快的变化。

第四代放射光加速器能够制造出像雷达一样传向远方而不扩散的0.1nm(百亿分之一米)波长的X光,激光能源为10GeV,亮度将是第三代放射光加速器所制造出的光线亮度的100亿倍。利用这样的放射光,可以轻松观察到仅相当于头发丝细度的几十万分之一的细微物质内部运动,还可以连续拍摄仅用不到数十万分之一秒的分子结合或分离的情况,将其制作成视频资料。它不仅将是一个巨大的显微镜,还将是一台摄像机。

现在只有美国(LCLS)和日本(SCSS)拥有这一性能的放射光加速器。如果浦项的第四代放射光加速器能够按照计划在2014年年末竣工,韩国将成为第三个拥有这一设备的国家。欧盟(EU)和瑞士也正在制造类似的机器,但其竣工日期预定为2015年。

浦项加速器研究所所长曺文铉(浦项尖端原子能工学系 教授)表示“利用第四代放射光加速器的观测结果,可以制造出革命性的新药或者新材料”。事实上,美国的研究组最近正在利用LCLS实时观测特定触媒物质与一氧化碳结合与分离的过程。专家们解释称,如果能精确掌握到分子单位的相关原理,就可以制造出能够进一步净化汽车废气一氧化碳的触媒装置。

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