中國更亮的科學光源（Light Source）

中國更亮的科學光源（Light Source）
知識通訊評論第80期

上海同步輻射中心

上海同步輻射中心（SSRF）四月底正式對等候多時的科學家，開放了光束線使用時間。該中心副主任、加速器物理學家趙振堂表示，這個套十二億人民幣（約合一億七千六百萬美元）的光源，是中國至今在單一科學設施最大筆的投資。

電子束在四百三十二公尺長的圓形周主環，受磁場而彎曲，就會產生同步輻射。加州「史丹福同步輻射實驗室」的榮譽助理主任溫尼克（Herman Winick）說，「這就像從高速旋轉的輪胎上飛出的泥巴」。溫尼克擔任由三十名各國科學家和四名中國科學家組成的委員會主席；該委員會在開放前一週，先行驗證開放該中心最早的七道光束線。
光源的種類從高能量的硬Ｘ射線（一萬電子伏特以上）到紅外光都有。光源會被送入一些從主環伸出的光束線，可用於光譜和繞射實驗，應用領域包括凝態物理學、結構生物學和醫學成像。

二○○一年，中國政府否決了一項建造新同步輻射光源的計劃，因為當局不相信會有夠多的使用者。二○○四年六月，趙振堂和他的同事在一百多所大學和中國科學院約二十個研究所科學家們的背書下，再度送出了提案。

加州「史丹福同步輻射實驗室」的榮譽助理主任溫尼克（Herman Winick）說，「同步輻射就像從高速旋轉的輪胎上飛出的泥巴」。

從那時開始，該計畫進展飛快。自二○○四年十二月二十五日動工起，不到三年的二○○七年十二月二十四日，就見到了第一道同步幅射。溫尼克說，「這會是個世界紀錄。」該中心預計在五年內有三十條可用的光束線，並有能力擴張達六十條。

世界各地有超過六十個同步輻射設施正在運作，還有一些尖端的光源正在建造中（見《先進光源》），讓大多數投入這類研究的國家的科學家，能有不少的使用機會。

SSRF啟動之前，中國在北京和合肥有兩個同步幅射光源。但是，它們都比較小，無法產生硬Ｘ射線。對於許多缺乏經費或無法取得簽證，無法去國外使用相關設備的中國科學家而言， SSRF是一個可以了解尖端同步幅射可以作什麼的機會。

趙振堂希望上海同步輻射中心這種世界一流設施的投資，能使中國科學家更有理由留在國內，或從國外回來進行研究。事實上，在美國研究腦血管疾病機制長達二十年的神經外科醫師楊國淵，說他回國的部分原因就是SSRF，他現在任職於上海交通大學。他說，同步輻射光源使他能夠檢查一些小血管的即時變化，這些變化可於動靜脈畸形（一種循環系統障礙）中出現。他說，「以前，我們不得不犧牲動物；但在這裡，我們可以日復一日追蹤這些動物。」

在另一條Ｘ光吸收精細結構（XAFS）專用的SSRF光束線，特別適合於分析液體的元素組成，由上海應用物理研究所吳國忠領導的一個研究團隊，正在分析一種離子液體中鐵離子的含量，以探討其催化性質。該中心主管此光束線的黃玉英表示，已有六十個中國的研究團隊提出使用時段的申請。他說，「我們正要求政府再建一條XAFS光束線。」

上海藥物研究所的陳莉莉正在使用一條光束線觀察結構複雜、和糖尿病和其他疾病有關的蛋白質。她說，二○一○年那條光束線已經有七千小時的使用時間申請，幾乎高達預計可用時間的兩倍。

對於如此高的需求，溫尼克說，「一年內這裡就會熱鬧得跟動物園一樣。」