2024年8月19日，中國科學(xué)院高能物理研究所發(fā)布消息，經(jīng)過數(shù)周調(diào)試，位于懷柔科學(xué)城的高能同步輻射光源（HEPS）取得新進(jìn)展，儲(chǔ)存環(huán)流強(qiáng)超過10毫安，進(jìn)入調(diào)束快行道。未來，該光源將成為觀察微觀物質(zhì)的平臺(tái)，為國家解決在資源、能源、環(huán)境、人口、健康等諸多領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)提供科學(xué)基礎(chǔ)。
HEPS能發(fā)射比太陽亮度高1萬億倍的光，是我國乃至亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源，也是全球首批10皮米弧度量級(jí)自然發(fā)射度的光源之一。
從外觀上看，HEPS像一柄“放大鏡”，建設(shè)的核心工作是“鏡框”——一臺(tái)具有超低發(fā)射度的全新儲(chǔ)存環(huán)加速器，周長約1360米。
整個(gè)安裝調(diào)試過程必須處處精心。2024年7月，儲(chǔ)存環(huán)完成全部設(shè)備研制和安裝，啟動(dòng)并完成了多系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。HEPS工程總指揮、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員潘衛(wèi)民說，要讓高能電子在1360米的真空室中穩(wěn)定奔跑，相關(guān)的控制信號(hào)超過10萬路，“任何一個(gè)微小的硬件錯(cuò)誤，都會(huì)影響電子束的軌跡”。HEPS加速器部副主任焦毅說，即使1776塊磁鐵前期準(zhǔn)直到位，在軌道校正前，仍然無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定閉軌。調(diào)束啟動(dòng)前，物理調(diào)束團(tuán)隊(duì)與各硬件系統(tǒng)交叉協(xié)作，做了充足準(zhǔn)備。
7月23日，儲(chǔ)存環(huán)正式開機(jī)調(diào)束。第一束高能電子發(fā)出。焦毅和同事緊盯屏幕上跳動(dòng)的數(shù)據(jù)，密切關(guān)注電子向前傳輸?shù)木嚯x。
周長以千米為單位計(jì)算的儲(chǔ)存環(huán)，其高能電子的“跑道”直徑，僅相當(dāng)于成人大拇指粗細(xì)。最狹窄處，兩臺(tái)切割磁鐵的垂直物理孔徑僅兩三毫米。焦毅說：“我們的目標(biāo)是讓高能電子在跑動(dòng)過程中盡可能聚焦，減少‘碰壁’損失，實(shí)現(xiàn)更高的流強(qiáng)?！?/p>
令人驚喜的是，團(tuán)隊(duì)1天內(nèi)就成功實(shí)現(xiàn)了單束團(tuán)電子束繞儲(chǔ)存環(huán)首次循環(huán)貫通，而此前該工作預(yù)期要花費(fèi)1周時(shí)間?！翱赡苁窃脚Φ娜诉\(yùn)氣就越好吧。我們沒有遇到任何大的硬阻攔，磁鐵的準(zhǔn)直工作也做得非常好！”焦毅笑著說。
更嚴(yán)峻的考驗(yàn)接踵而至。接近光速的高能電子，每秒能在儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)跑近20萬圈，每一圈都要完成高難度的“穿針引線”。“過程中，電子難免跑偏，要通過磁場溫柔地調(diào)節(jié)它的軌跡。因?yàn)橐坏┯昧^大，電子就可能會(huì)被踢開，最后丟掉?！苯挂阏f。
7月29日，單束團(tuán)電子束循環(huán)超過10圈；8月6日，實(shí)現(xiàn)單束團(tuán)電子束存儲(chǔ)，流強(qiáng)約60微安，壽命超過1分鐘；8月18日，成功存儲(chǔ)35個(gè)束團(tuán)，流強(qiáng)達(dá)到12毫安……“調(diào)束團(tuán)隊(duì)在很短時(shí)間內(nèi)，就取得了很好的成果，幾乎沒走彎路?！敝袊こ淘涸菏?、高能同步輻射光源科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任、儲(chǔ)存環(huán)調(diào)束總顧問陳森玉如是評(píng)價(jià)。
當(dāng)下，高能電子“跑道”建成了，電子束流可在儲(chǔ)存環(huán)內(nèi)穩(wěn)定存在100秒以上，即高能電子在環(huán)內(nèi)可穩(wěn)定跑上幾千萬圈。焦毅和團(tuán)隊(duì)也開始攻關(guān)新課題——要為用戶提供穩(wěn)定、可靠的同步輻射光，提升和優(yōu)化電子束流流強(qiáng)、壽命等參數(shù)，力爭盡早為光束線站供光。
