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辽东半岛的冬天，海风习习。长兴岛位于沿海城市大连的西侧，由于人口少，四面环海，气候寒冷而荒凉。但是在这里，一项新的世界纪录刚刚诞生。
1月15日，中国最新一代光源“极紫外自由电子激光装置”，即“大连光源”，发出了世界上最强的极紫外自由电子激光脉冲，单皮秒激光脉冲产生140万亿光子，成为世界上最亮的波长完全可调的极紫外自由电子激光光源。
中国科学院副院长王恩格对这一成果进行了评论，他说，这是中国科学院乃至中国的又一项重大科技成果，具有极高的展示价值。“大连光源”90%的仪器设备是我国自主研发的，这表明我国在这一领域处于世界领先地位。
更值得一提的是，该装置由中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所共同研制，为中国科研专家和科学仪器研究专家的成功合作开创了先例。近日，《中国青年报》、《中国青年在线》记者走进“大连光源”采访相关专家，揭开这个秘密。
无形的“光”:人类探测微观世界的利器
在大连长兴岛，“大连光源”位于一条100多米长的隧道中。在这里，最常见的是各种闪烁灯光的实验仪器，以及像爬山虎一样沿着架子连接仪器的各种电缆。当然，还有各种看不见的“光”。
事实上，人们最容易接触到“光”，甚至手机屏幕和电脑电视屏幕、白炽灯和霓虹灯、白天的阳光、夜晚的月光、自然界中的水母和萤火虫等发出的光。那么，光的本质是什么？
电磁波。
——现代物理学证明了这一点，并发现光，即“电磁波”，仍然是人类认识和感知物质世界以及探测原子和分子等微观世界的最重要工具。
例如，对于声音和图像，人类可以通过麦克风和摄像机将它们转换成“电子”信号，然后进行处理和传输。同样，对于物质世界中的原子和分子，如果你想“看见”它们，你只需要把它们转换成易于识别和处理的“电子”信号。
最直接的方法之一是从原子或分子中“冲出”电子，使原子和分子变成带正电荷的离子。当带正电的离子撞击探测器时，会形成一个“电”信号。通过这种方式，科学家可以灵敏地探测或“看到”微观世界。
这里的关键点是从原子或分子中“冲出”电子。然而，并非所有的“灯”都能做到这一点。“极紫外光”就是其中之一。
中国科学院大连化学研究所的研究员戴说，光(电磁波)携带能量。波长越短，能量越高。因此，它分为可见光和不可见光。后者包括紫外光、红外光和x光，通常称为紫外光、红外光和x光。
可见光的能量很小。它的波长约为400 ~ 700纳米，能刺激人类视觉细胞产生信号。
波长小于可见光的紫外光由于其高能量而对人体有害，例如320-400纳米和270-320纳米之间的紫外光。
然而，当波长接近100纳米时，光有足够的能量电离原子或分子而不破坏分子。科学家称这个波段的光为“极紫外光”。
“大连光源”就是创造这种“光”。一旦被创造出来，它就是人类探索微观世界的利器。
最新一代的光源是“拍电影”，上一代是“拍照”
“大连光源”总经理、中国科学院大连化学研究所副所长杨讲了一个故事:19世纪末，有人问马跑的时候，它的四只脚同时离开地面，有没有瞬间。当时，意见不一，因为仅凭肉眼是不可能判断的。直到有人设计了一套连续摄影装置，将马的连续奔跑过程“分解”成照片帧，才得出结论。
杨·说，研究物质如何变化和运动的最好方法是“记录”这个过程，以便人们能清楚地“看到”。如今，随着人类对自然认识的加深，科学家们已经知道许多与人类生活密切相关的物理和化学过程本质上是原子和分子过程。
为了控制或利用这些物理和化学过程，杨认为有必要在实验室研究这些过程中所涉及的原子和分子的反应机理。因此，有必要准确和高灵敏度地“检测”所涉及的原子和分子。
事实上，为了“看到”微观世界，人类制造了各种各样的工具。这些工具统称为“光源”。科学中广泛使用的一种光源使用粒子加速器来获得高能粒子。磁铁阵列中高能粒子振荡产生的高亮度光称为同步辐射光。
物理学家斯蒂芬·霍金曾经说过，粒子加速器是人类拥有的距离时间机器最近的设备。人类能达到的最高温度记录也是由粒子加速器创造的。
自从20世纪40年代美国在加州大学伯克利分校研制出第一代高能电子束同步加速器以来，高亮度同步辐射源已经成为当代科学研究最重要的实验工具之一。世界各国相继建立了几十个第三代光源。中国还有北京正负电子对撞机、合肥光源、广东散裂中子源、兰州重离子装置、上海光源等。合肥光源和上海光源属于第三代光源。
今天建造的“大连光源”是第四代也是最新一代光源，即自由电子激光装置。中国科学院上海应用物理研究所所长赵说，这是当今世界上唯一一台工作在极紫外波段的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。
那么，第三代同步辐射光源和第四代自由电子激光装置有什么区别呢？
赵打了个比方:上一代“拍照片”，而最新一代光源“拍电影”。此外，第三代光源只能“看到”微观世界物质的结构，而第四代光源可以记录微观世界物质的动态过程。
杨以烟雾为例。从现有的研究来看，雾霾是由分子结构聚集而成，包括水、污染物等。因此，当研究烟雾时，科学家不仅应该知道它是什么结构，也就是说，它由什么组成，还应该知道这些成分是如何聚集在一起的。这要求科学家不仅要看到静态结构，还要看到动态过程。
例如，当空气体潮湿时，在空气体中的霾成分通常有明显的增加。为什么会这样？因此，有必要研究其发展过程。因此，杨薛明称之为“大连光源”，第四代光源，一种用于观察原子和分子反应过程的照相机，在原子和分子水平上探索物质世界的奥秘。
科研专家首次与科学仪器研究专家携手合作
第四代光源有另一个特点:足够亮。
赵给出了一组比较:与普通家庭使用的白炽灯相比，太阳的亮度是普通家庭的1万倍。与太阳相比，第三代光源要亮100亿倍。然后，与第三代光源相比，第四代光源要亮100亿倍。亮度在这里是一个科学概念，也称为峰值亮度，定义为每单位时间、每单位立体角、每单位面积和每单位波长范围发射的光子数。
在这种光源的照射下，几乎所有的原子和分子都“无处可藏”。戴说，今天建成的“大连光源”是当今世界上最强的极紫外波段自由电子激光器，是研究与原子和分子过程有关的物理和化学科学问题的有力武器。
事实上，在大科学时代，人们越来越重视合作创新而不是“单打独斗”，像“大连光源”这样的大科学项目越来越受到科学界的重视。
今天，“大连光源”的建成，在王恩格看来，也将极大地促进我们在能源、化学、物理、生物、材料、大气烟雾、光刻等许多重要领域研究水平的提高，为我们的科技事业注入新的活力。
杨还告诉记者，新仪器的开发是学术研究发展的最重要基础。没有新的科学仪器，可以说在物理化学领域很难前进。他还记得当初提出大连光源的原因是多年来科学研究一直停留在检测反应中间体的难题上。
当时，他发现赵与双方一拍即合:这是我国创造新一代光源的绝佳机会。更重要的是，双方都认识到该项目将是科研专家和科研仪器专家首次携手合作，这对今后加快科研仪器的应用具有重要的现实意义。
很快，“大连光源”就获得了国家自然科学基金资助的中国重大国家仪器项目。它于2012年初正式启动，并于2014年10月在大连长兴岛正式开工建设。短短两年，基本建设项目和主要光源装置的开发就完成了。
去年9月24日22时50分，超过300兆伏的电子束依次穿过自由电子激光放大器的每个元件。最后，18米的波荡器阵列发射出第一束极紫外光。
现在，经过调试，“大连光源”已经可以发射更强的光束。但是科学家不会就此止步。中国科学院大连化学研究所的研究员张维庆透露，中国很可能在未来进入第四代x光光源。(邱)
