十五、杨振宁8次呼吁中国尽快开展X射线自由电子激光研究

　　近日，韩国浦项加速器研究所的“梦想光工厂”——第四代放射光加速器（PAL-XFEL）项目正式宣告开工建设。目前，浦项研究所正在运转的第三代放射光加速器全长170米，激光能源为3GeV（1GeV = 10亿eV），光的亮度为太阳的一亿倍左右。而第四代放射光加速器长达710米，加上插入装置（250米）和其他装备的话，全长将达1100米。据悉，现在只有美国（LCLS）和日本（SCSS）拥有这一性能的放射光加速器。如果该第四代放射光加速器能够按照计划在2014年年末竣工，韩国将成为第三个拥有这一设备的国家，届时将制造出比太阳还要亮100万万亿倍的光线。

　　X射线自由电子激光

　　X射线自由电子激光（Free Electron Laser，FEL），是一种以相对论高品质电子束作为工作介质，在周期磁场中，以受激发射方式放大电磁辐射的新型激光光源。是二十一世纪诞生的最新一代的先进光源，是激光物理与等离子物理中的一个重要研究领域。由于同时具有极高的峰值亮度（高于第三代同步辐射光源8-10个数量级）、超短的脉冲（飞秒到阿秒）和极好的相干性等优越特性，已经被科学界视为最新一代的光子科学综合实验装置，在物理、化学、生物、医学、能源、环境等等领域具有重大的应用价值。迄今为止，已有一批世界著名科学家利用软X射线到硬X射线的自由电子激光用户装置做出重要的实验结果。目前，X射线激光研究多采用毛细管放电、 高功率激光的多脉冲和短脉冲等抽运方式，而且绝大多数研究局限于软X射线波段。

　　目前对X射线自由电子激光装置的科学需求十分强烈，对于建设高亮度多用户的新装置存在普遍的呼声和期待。除已经建成的美国、欧洲和日本的大型自由电子激光装置以外，意大利、美国、韩国和瑞士等国家也在建设软X射线到硬X射线的新用户装置。

　　世界范围内的高增益X射线自由电子激光装置进入高速发展阶段，第四代先进光源的概念和全球布局已经初步形成。

　　世界上第一台软X射线自由电子激光（FLASH）于2006年诞生于德国同步加速器实验室（DESY），第一台硬X射线自由电子激光（LCLS）也于2009年在美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）调试成功，迄今为止科学家们已经利用这两台最新的超高亮度相干辐射光源做出了一系列开创性的科学研究成果。此外，还有数台X射线FEL正在亚洲、欧洲和美国等地建设和预研中。日本的硬X射线自由电子激光装置SACLA于2011年6月受激出光，创造了波长短于1nm的新纪录。意大利的软X射线自由电子激光装置FERMI也于2010年12月出光，并已开始了用户实验。中国软X射线自由电子激光试验装置的项目建议书已于2011年2月得到国家发改委的正式批复，预计将在2015年提供高品质的软X射线自由电子激光，与同一园区内的上海光源优势互补，构成具有世界先进水平的光子科学研究平台。

　　我国第四代光源装置

　　2009年，我国世界一流的中能“第三代同步辐射光源”——上海光源（SSRF）的竣工验收，我国也已经积极进行更先进光源的前瞻部署。

　　出于对中国发展XFEL的极大关注，杨振宁先生早前参加“X射线自由电子激光（XFEL）的最新进展”报告时指出，XFEL将在21世纪前期取得重大突破性发展，此项技术目前还在发展的初始阶段，正是中国参与的上好机会。他相信中国人的聪明才智，相信党和政府的杰出组织能力，只要给予足够重视，定能在该领域进入世界先进行列。杨振宁先生从1997年5月开始还先后8次给我国有关部门和有关领导写信，呼吁中国尽快开展XFEL的预研究。为此，国家科学技术中长期发展计划相关研究报告已明确建议“立即制订并分阶段实施从深紫外起步以X射线为最终目标的自由电子激光系统总体发展计划”。

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