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同步辐射光 继激光后又一划时代技术

导读: 二十世纪60年代,梅曼发明了高度平行和高度集中的激光,在光的世界里第三次给我们带来了惊喜。近年来,又一个新发现的光源同步辐射光走进科学家的视野,并开始融入人们的生活。

  十九世纪末,爱迪生发明电灯,用电光为人类点亮黑夜。 1895年,伦琴发现了几乎可以穿透一切的x射线,推动了基础学科的革命。二十世纪60年代,梅曼发明了高度平行和高度集中的激光,在光的世界里第三次给我们带来了惊喜。近年来,又一个新发现的光源同步辐射光走进科学家的视野,并开始融入人们的生活。它究竟是一种什么样的光?因为它的出现我们的生活将会发生哪些改变?我国同步辐射光发展水平如何?记者就此采访了专家。

  被“甩”出来的强光

  记者:人类文明的发展与光的利用相生相伴。步入现代社会后,科技发展迅猛,人们对光的探索和利用也更加深入。裴教授,您能为我们简要介绍一下人造光源都经历了哪些发展历程吗?

  裴元吉:人类对光的探索经历了电光、x光、激光、同步辐射光等几次划时代的大跨越。十九世纪末,爱迪生给人类带来了新光明,他发明的电灯驱散了黑暗,将世界点亮。1895年,德国科学家伦琴发现了x射线,这是人造光源史上的又一个大事件。在近100年的时间里,这种能够穿透一切(除了铅板)的射线大大推动了物理、化学和生物等基础学科的发展。二十世纪60年代,美国科学家梅曼发明了激光。激光束高度平行和高度集中,能够使单位面积上照射的光强增强几百倍或几千倍。科学发现是无止境的,继激光之后,人们又再一次发现了具有划时代意义、比激光优点更多的同步辐射光。

同步辐射光的形成

图为 同步辐射光的研究

  记者:同步辐射光是如何形成的呢?

  裴元吉:在二十世纪40年代,为揭开物质微观结构的奥秘,人们先后建造了一批粒子加速实验设备,电子同步加速器就是其中的一种。在电子同步加速器中,一团团高能电子束团先被加速到接近光速的速度,再通过强大的磁场来控制其方向,使之沿着环形真空轨道 “跑圈”。电子束团在“跑圈”通过弯道时,会有电磁波沿切线方向被“甩”出来,形成我们所说的同步辐射。

  业内对同步辐射光的产生曾有一个非常形象的比喻:如果将一块吸饱了水的海绵用绳子拴住,并把它抡起来甩成圆圈,则海绵中的水会沿着圆周切线的方向飞出去。同步辐射产生的电磁波就好像是从绕圈的电子中被“甩”出来的能量。

  说起来十分具有戏剧性,最初同步辐射并不受高能物理学家欢迎,因为它损耗加速器能量和损害加速器部件,所以被科学家看作一种需要消除的副作用。后来,人们才了解到同步辐射光是不可多得的好东西。

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