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　　10年前，外形酷似鸚鵡螺的上海光源，出現(xiàn)在了張江的農(nóng)田之間，這一科學(xué)地標(biāo)的崛起，使得中國以同類裝置最少的投資和最快的建設(shè)速度，加入到世界第三代同步輻射光源裝置的第一方陣。

　　“能否長期穩(wěn)定運行？是否有足夠的用戶？可否產(chǎn)出有影響力的成果？”上海光源科學(xué)中心主任趙振堂坦言，這是上海光源自2009年5月6日正式對用戶開放起，需要直面的三個挑戰(zhàn)。

　　起初，上海光源被預(yù)估有300位用戶，如今累計24684位的數(shù)據(jù)，使其成為我國用戶最多的大科學(xué)裝置。到2022年，上海光源年均接待用戶人次有望增加一倍，超過1萬人次。上海光源每年開機約7000小時，其中實驗供光約為5500小時，用戶已發(fā)表期刊論文約5000篇，其中《科學(xué)》《自然》《細(xì)胞》三種國際頂級刊物的論文96篇。上海光源支撐用戶在前沿研究領(lǐng)域產(chǎn)生了一批有世界影響力的重大成果，其中一項成果被美國《科學(xué)》“十大科學(xué)突破”引用；一項成果入選歐洲《物理世界》十大突破；一項成果入選美國物理學(xué)會標(biāo)志性進展；一項成果入選美國《物理評論》125周年49篇精選論文；六項成果入選中國科學(xué)十大進展。

　　在愛因斯坦提出光量子概念100多年后，地處東方的上海光源不僅每個線站平均成果產(chǎn)出居世界第一，還在張江引領(lǐng)構(gòu)筑了一個光子大科學(xué)設(shè)施集聚地，成為上海建設(shè)有全球影響力科創(chuàng)中心版圖上濃墨重彩的一筆。

　　把光作為探針，在許多領(lǐng)域大有可為

　　走進上海光源的實驗大廳，眼前一片忙碌的景象。在生物大分子晶體學(xué)光束線站，來自上海睿智化學(xué)研究有限公司的研究人員正在收集蛋白質(zhì)單晶體衍射數(shù)據(jù)。“這里的光束實驗分辨率高，可以達到1.5—3埃（1埃等于0.1納米），獲取單張衍射圖的時間只需0.1—1秒。這幾年，我們利用上海光源已研發(fā)了幾百個小分子藥物結(jié)構(gòu)?！毖芯咳藛T劉敬賢告訴記者，公司以前去澳大利亞做實驗，由于需攜帶液氮罐，花在路上的費用就要兩三千美元。有了上海光源后，公司每個月都來做實驗，成本節(jié)省不少。目前已有60家企業(yè)利用上海光源進行技術(shù)開發(fā)，涉及制藥、能源、日化等。許多公司把利用上海光源開展研發(fā)，作為公司發(fā)展戰(zhàn)略的一部分。諾華、羅氏、葛蘭素史克、輝瑞等均利用上海光源獲得的大量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行了新藥研發(fā)，聚集在張江地區(qū)的生物醫(yī)藥公司大多已成為上海光源用戶，已有多個新藥進入臨床試驗階段，初步形成了制藥企業(yè)科技服務(wù)產(chǎn)業(yè)集群。

　　同步輻射，是指真空環(huán)境中以接近光速運動的帶電粒子在改變運動方向時釋放出的電磁波（光），同步輻射光源因此被稱作“高品質(zhì)的巨型X光機”或“超級顯微鏡”，成為支撐眾多學(xué)科前沿基礎(chǔ)研究與高新技術(shù)研發(fā)不可或缺的實驗手段。

　　在上海光源開放運行前的十幾年間，國內(nèi)同步輻射裝置解析的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)只有99個，上海光源開放運行十年后，這一數(shù)字達到了3775個。上海光源推動了我國結(jié)構(gòu)生物學(xué)的跨越式發(fā)展，一經(jīng)投入使用立即改變了我國結(jié)構(gòu)生物學(xué)家以往主要依賴國外同步輻射光源開展前沿研究的局面。新近當(dāng)選美國科學(xué)院外籍院士的顏寧，在2014年通過上海光源成功解析出了葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1晶體結(jié)構(gòu)，這就有可能通過調(diào)控它實現(xiàn)葡萄糖轉(zhuǎn)運的人工干預(yù)，既可以增加正常細(xì)胞內(nèi)葡萄糖供應(yīng)治療相關(guān)疾病，又可以通過阻斷對癌細(xì)胞的葡萄糖供應(yīng)從而“餓死癌細(xì)胞”。

　　在物理學(xué)界，一個通過理論推導(dǎo)和公式推算出的結(jié)論必須通過實驗驗證才能被承認(rèn)。有關(guān)“幽靈粒子”外爾費米子的預(yù)言，在80多年里一直沒有得到實驗驗證。中科院物理研究所丁洪研究員借助上海光源首次在TaAs晶體中發(fā)現(xiàn)了這類特殊的準(zhǔn)粒子，這一發(fā)現(xiàn)對室溫低能耗電子器件有重要價值，也可能用于量子計算機。

　　當(dāng)埃博拉病毒疫情成為國際緊急衛(wèi)生事件時，上海光源安排了“緊急機時”，我國科學(xué)家得以在第一時間投入到重大傳染疾病研究中。中國疾控中心高福研究組，從分子水平闡釋了一種新的病毒膜融合激發(fā)機制，成為近年來國際病毒學(xué)領(lǐng)域的一大突破。

　　把光作為探針，在許多領(lǐng)域大有可為。紫金釉屬于中國古代高溫瓷器，其圖案精美、質(zhì)感晶瑩，瓷釉獨特的質(zhì)感和色調(diào)源自于釉層特殊的過渡金屬元素含量以及微觀結(jié)構(gòu)。上海光源—故宮博物院聯(lián)合實驗室發(fā)現(xiàn)，在故宮出土的乾隆時期紫金釉中布滿了大粒徑、高純度的亞穩(wěn)相ε-Fe₂O₃晶體，其大小及分布均勻、發(fā)育良好，且釉層呈現(xiàn)清晰的多層結(jié)構(gòu)特征，該發(fā)現(xiàn)對中國古代陶瓷工藝技術(shù)尋蹤及現(xiàn)代材料的制備具有重要意義。

　　先“自我加壓”，再“自我找茬”

　　上海光源支撐用戶高產(chǎn)出的背后，正是其始終對標(biāo)國際一流、提升管理和服務(wù)水平的結(jié)果。運行伊始，上海光源就“自我加壓”把開機率、兩次故障平均間隔時間、平均故障修復(fù)時間作為了“硬指標(biāo)”。十年來，開機率一直保持在98%，平均故障修復(fù)時間也控制在了1小時以內(nèi)。

　　在運行四年多后，上海光源又“自我找茬”先后組織了三次國際評審，對加速器、束線站以及正在建設(shè)的項目進行了評估，專家們高度肯定了上海光源的運行性能、用戶開放及實驗成果。

　　為實現(xiàn)用戶管理信息化，2012年，國內(nèi)大科學(xué)裝置類首個信息化網(wǎng)站“上海光源用戶課題管理系統(tǒng)”上線運行，涵蓋了用戶注冊、安全培訓(xùn)、課題申請執(zhí)行等全流程。2015年，大科學(xué)裝置類首個實驗自助系統(tǒng)，則實現(xiàn)了用戶實驗登記、劑量計領(lǐng)取在1分鐘內(nèi)完成。

　　十年來，上海光源堅持不懈進行關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和實驗方法學(xué)發(fā)展，從開始的7線7站10種左右的實驗方法，到今天的15線19站百余種實驗方法，提升了裝置的性能水平和實驗?zāi)芰?。如持續(xù)發(fā)展了相干衍射成像方法，將上海光源的空間分辨能力從30納米提升到了8.5納米；成功建立了動態(tài)顯微CT實驗方法，將顯微結(jié)構(gòu)演化的定量分析從二維推進到了三維。

　　十年來，上海光源造就了一支有競爭力的專業(yè)化隊伍，不僅承擔(dān)了多項國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)任務(wù)，而且承接了多項國際同類裝置的研制任務(wù)，如我國出口能量最高的整機交鑰匙加速器——巴西光源直線加速器的整機設(shè)計、建造及調(diào)試任務(wù)，韓國光源和日本超級B工廠對撞機的定時控制，韓國光源和加拿大光源的波蕩器等。

　　“二期”瞄準(zhǔn)國家需求與世界科技前沿

　　“下一個十年，上海光源線站將進入基本飽和狀態(tài)，新的生長點在哪里？國際上第四代同步輻射光源已經(jīng)開啟，如何不掉隊？”趙振堂的話里透著“居安思?！?。

　　上海光源眼下正在進行后續(xù)工程建設(shè)，上海光源線站工程（上海光源二期工程）于2016年11月開工建設(shè)，其中X射線通用譜學(xué)線站已完成安裝和通光，將于今年投入運行；另有多條用戶投資線站在啟動中。預(yù)計到2022年，上海光源將有約35條束線和60個實驗站投入運行，屆時，上海光源年接待用戶能力將超過1萬人次。

　　據(jù)介紹，上海光源二期工程將瞄準(zhǔn)能源、環(huán)境、材料、凝聚態(tài)物理、地球科學(xué)、化學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域，以國家重大戰(zhàn)略需求與世界科技前沿為導(dǎo)向，以解決前瞻性、關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題為主要目標(biāo)?！吧虾９庠炊趯⑹股虾９庠丛僖淮悟v飛，其綜合實驗?zāi)芰⒊掷m(xù)保持在第一梯隊。”

　　舉全市之力建設(shè)光子大科學(xué)設(shè)施，是上海高瞻遠矚的一次布局。上海軟X射線自由電子激光用戶裝置，是我國第一臺X射線自由電子激光用戶裝置，預(yù)計2019年底建成和開放使用；作為國內(nèi)迄今為止投資最大的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目，上海硬X射線自由電子激光裝置計劃在2025年建成，整個裝置總長約3公里，位于地下30米的隧道中。未來，上海光源將與這些大科學(xué)設(shè)施，共同構(gòu)筑具有國際影響力的光子科學(xué)中心。

　　上海光源，下一個十年值得期待。

　?。ㄔd于《解放日報》 2019-05-07 01版）