追“光”者
——訪中國工程院院士趙振堂

上海市科學技術協(xié)會供稿

當電子以接近光的速度做曲線運動時，會沿切線方向發(fā)射出稱為“光”的電磁波。這束光可以用來觀測物質(zhì)的內(nèi)在結構，洞悉原子分子運動的規(guī)律，照亮微觀世界的科學大門。這束光也是中國工程院院士、中科院上海高等研究院副院長、上海光源科學中心主任趙振堂眼里最美的光。

21年前，趙振堂來到位于上海嘉定的中科院上海應用物理研究所。走出研究所大門，滿眼都是農(nóng)田。此時，他和建設團隊的同事們的心中充滿了美好的期望：上海光源工程終于從論證進入了預制研究階段，向著動工建設邁出了實質(zhì)性的一步，他們將在上海市親手建造中國的第三代同步輻射光源。

工欲善其事，必先利其器?！艾F(xiàn)代科學研究越來越依賴具有極端條件和能力的設備與手段?！壁w振堂說，加速器光源這類大科學裝置的出現(xiàn)，極大地增強了人們認識和改變未知世界的能力。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，憑借優(yōu)良的光束品質(zhì)和不可替代的作用，第三代同步輻射光源已成為助力科學家解決關鍵科學技術問題的利器。

上海光源是我國大陸設計建造的第一臺第三代同步輻射光源，目前已建成15條光束線與19個實驗站。開放以來，已有來自全國各地544家單位約2 900個課題組的25 000多名研究人員來此開展實驗。上海光源的出現(xiàn)，使得原本無法做或者需要出國排隊做的分析工作，在“家門口”就可以完成。得益于上海光源，我國科學家實驗發(fā)現(xiàn)了外爾費米子、提出和驗證了單原子催化機理、在國際上首次觀察到了大鼠肺泡結構、解析了一系列病毒（如禽流感、埃博拉、寨卡和基孔肯雅熱等）的蛋白質(zhì)結構并闡釋了傳播機制、解決高鐵接觸線合金凝固的黑箱難題并將工藝參數(shù)應用于生產(chǎn)制造、支持新藥研發(fā)并助推中國企業(yè)自主研發(fā)抗癌新藥首次在美獲批上市……

“培育上海光源精神，建造世界一流裝置?！边@是懸掛于上海光源實驗大廳的橫幅，也是趙振堂和上海光源團隊一直恪守的工作信條。和那些閃亮的科研成果不同，其背后的上海光源往往很少被人注意，甚至連科學家的名字都很少出現(xiàn)在貢獻者名單中。“我們有時被稱為科研成果的‘保姆’。”趙振堂開玩笑說?！坝脩舻某晒褪俏覀児ぷ鲀r值的體現(xiàn)，看到用戶利用上海光源在研究上取得了突破進展，往往比自己發(fā)了論文還高興?！壁w振堂感慨，雖然這些成果不一定會讓人看到上海光源的作用，但“這就是我們的角色和使命”，這樣的幕后工作必須一如既往，也是他對上海光源精神的最好解讀。

雖然上海光源和全世界其他第三代同步輻射光源相比，性能并不遜色，但第三代光源的原理和技術路線早已經(jīng)成熟，集成創(chuàng)新是其主要特征。“再往前走，中國的光源大科學裝置應該朝著發(fā)展新原理與新技術的方向努力，應以創(chuàng)新原理和技術為驅(qū)動來發(fā)展新裝置?！壁w振堂說。

下一個10年，上海光源線站數(shù)量將達到基本飽和從而全面進入運行開放的黃金時段，支撐科學家產(chǎn)出重大成果是其核心任務。與此同時，基于同步輻射光源和X射線自由電子激光的光子大科學裝置集群正在加緊建設，已成為了發(fā)展的新增長點。

為在這一方面有所突破，過去的10多年中趙振堂帶領上海光源的自由電子激光團隊一直在為發(fā)展全相干種子型自由電子激光而不斷努力，并已成功研發(fā)了加速器和波蕩器相關的多項關鍵技術，建成了我國首個高增益種子型自由電子激光研究平臺——上海深紫外自由電子激光裝置。借助于該平臺在世界上首次成功實現(xiàn)了回聲型新原理自由電子激光EEHG的出光放大和HGHG波長的大范圍連續(xù)調(diào)節(jié)，以及兩級級聯(lián)HGHG的相干輻射輸出等，提出了級聯(lián)EEHG和相位匯聚高次諧波產(chǎn)生PEHG等新型自由電子激光工作模式。

以上海光源為起點，與正在建設中的軟X射線自由電子激光裝置、硬X射線自由電子激光裝置及超強超短激光裝置一起形成先進的光子科學研究中心，支撐我國科技創(chuàng)新突破和跨越發(fā)展。目前，上海光源二期工程正在建設中，預計到2022年將有約35條束線和50個實驗站投入運行。屆時，上海光源的實驗能力將大幅度提升，實驗方法將增加2倍以上達到近百種，年接待用戶能力將超過上萬人次。