5月9日上午,在慶北浦項南區孝子洞的POSTECH浦項加速器研究所中,隨著“3、2、1”的倒計時,來賓們一起拉開爆破杠桿,噴出來五顏六色的花粉。為了制造出比太陽還要亮100萬萬億倍的光線,“夢想光工廠”——第四代放射光加速器(PAL-XFEL)正式宣告開工建設。
紀念儀式背后的工程現場看上去就像是高速公路的建設現場一樣,雙向8車道寬的工程現場橫穿山腰。雖然開工儀式在當天舉行,但事實上,從2012年秋季起,就已經開始了地基工程。加速器構建推進團長高仁洙(POSTECH 物理學系教授)表示“在打地基的過程中,共鏟平了6個小山坡”,“僅挖下來的土就能裝滿1萬輛大卡車”。
放射光是指快速運動的電子在改變運動方向時由于失去能量而放射出的光線。放射光加速器是為制造出放射光,而通過人為給電子加速,并利用磁石改變電子方向的設備,其核心是生產電子的電子槍、制造推動電子移動的電波的高頻生成器以通過將數十個N極與S極交叉來促使電子彎曲運動的插入裝置。加速器越長,能量就會越大;插入裝置越多,電子運動的方向就改變得越多,發出的光就會重疊起來,放射光就會更亮。
現在浦項正在運轉的第三代放射光加速器全長170米,激光能源為3GeV(1GeV = 10億eV),光的亮度為太陽的一億倍左右。而新制造的第四代放射光加速器長達710米,如果加上插入裝置(250米)和其他裝備的話,全長將達1100米。
我們為什么需要明亮的放射光呢?X光等放射光是波長很短的放射光,其波長只相當于原子和分子之間的距離。通過光線穿過物體的衍射圖(光通過微小空隙時產生的明明暗暗的斑紋),可以看到非常小的細微物質的內部。放射光越強,就越能看到更小的物質及其更快的變化。
第四代放射光加速器能夠制造出像雷達一樣傳向遠方而不擴散的0.1nm(百億分之一米)波長的X光,激光能源為10GeV,亮度將是第三代放射光加速器所制造出的光線亮度的100億倍。利用這樣的放射光,可以輕松觀察到僅相當于頭發絲細度的幾十萬分之一的細微物質內部運動,還可以連續拍攝僅用不到數十萬分之一秒的分子結合或分離的情況,將其制作成視頻資料。它不僅將是一個巨大的顯微鏡,還將是一臺攝像機。
現在只有美國(LCLS)和日本(SCSS)擁有這一性能的放射光加速器。如果浦項的第四代放射光加速器能夠按照計劃在2014年年末竣工,韓國將成為第三個擁有這一設備的國家。歐盟(EU)和瑞士也正在制造類似的機器,但其竣工日期預定為2015年。
浦項加速器研究所所長曺文鉉(浦項尖端原子能工學系 教授)表示“利用第四代放射光加速器的觀測結果,可以制造出革命性的新藥或者新材料”。事實上,美國的研究組最近正在利用LCLS實時觀測特定觸媒物質與一氧化碳結合與分離的過程。專家們解釋稱,如果能精確掌握到分子單位的相關原理,就可以制造出能夠進一步凈化汽車廢氣一氧化碳的觸媒裝置。
POSTECH第四代放射光加速器開工,能制造比太陽亮100萬萬億倍的光線
作者: mingxia來源: 中央日報 時間: 2013-05-10 00:00:00點擊次數: