当前位置:2019阿联酋亚洲杯足彩竞猜 > 社会科学 >

揭秘“大连光源”:人类探测微观世界的利器—

发布时间:2017-12-04 阅读:

  秘密“大连光源”:人类探索微型世界的工具 - 新闻 - 科学网

  1月15日,中国科学院在辽宁省大连市发展的大连光源发射了世界上最强的EUV激光脉冲。视觉中国的地图

  辽东半岛在冬天,海风正在咬。位于大连沿海城市西侧的长兴岛,由于被海洋包围的海洋和稀疏的人口,更加冷清,荒凉。但就在这里,一个新的世界纪录刚刚诞生。

  1月15日,中国最新一代EUV光源自由电子激光装置,即大连光源,发射了世界上最强的EUV自由激光脉冲,单皮秒激光脉冲产生140万亿光子,世界上最亮和完全可调的波长EUV自由电子激光光源。

  中国科学院副院长王恩,对这一成果发表评论说,这是医院乃至我国高度知名度的又一重大科技成果。大连光源90%的设备是我国自主研发的,标志着中国在这个领域的世界领先地位。

  更值得一提的是,这个装置是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联合开发的,为中国科学研究专家与专家成功合作开创了先例。在大型科学设施。近日,中国青年报青年网记者赴大连光明采访专家透露。

  无形的光芒:探测微观世界的人类武器

  大连长兴岛,大连光源躺在隧道里超过100米。在这里,最常见的是各种闪光灯的实验装置,以及各种类似常春藤般的电缆连接到架子上的电缆,当然也有各种不可见光。

  实际上,人们暴露在最轻的时候,就怕电脑屏幕,电脑屏幕发出的光,还有白炽灯,霓虹灯,白天的阳光,晚上的月光,自然界的海蜇和萤火虫等等。 。那么,光的本质是什么?

  电磁波。

  现代物理学已经证明了这一点,并且发现了电磁波的光,或者说人类对物质世界的理解和感知,是原子和分子检测微观世界最重要的工具。

  例如,对于声音和图像,可以通过麦克风和相机将人类转换成电信号,然后进行处理和传输。同样,对于物理世界中的原子和分子,如果要被看见,它们只需要被转换成易于识别和处理的电信号。

  最直接的方法之一就是发射原子或分子中的电子,使原子和分子成为带正电荷的离子,带正电的离子撞击探测器并形成电信号。这样,科学家就能敏锐地察觉和看到微观世界。

  这里的关键是在原子或分子中键入电子。但是,并非所有的灯都可以实现这一点。 EUV就是其中之一。

  据中国科学院物理与化学研究所研究员戴东旭介绍,光(电磁波)本身就具有能量。波长越短,能量越高。因此,它被分成可见光和不可见光,后者包括通常被称为紫外线,红外线和X射线的紫外线,红外线和X射线。

  可见光能量很小。大约400到700纳米的波长,可以刺激人类视觉细胞产生信号。

  波长小于可见光紫外线,由于能量高,会对人体产生伤害,如320〜400nm和270〜320nm的紫外线。

  然而,当波长短到100纳米左右时,光线有足够的能量使原子或分子电离,而不使分子碎裂,科学家称之为极紫外光。

  大连光是要创造这个光。一旦创造出来,它就是人类探索这个微观世界的武器。

  最新一代的光源是电影,而上一代是拍摄照片

  大连光源科学院院长,中国科学院大连研究院副院长杨学明讲了一个故事:19世纪末期,人们问马跑的时候,是否同时有四只脚?一时间有不同的意见,因为单靠人眼,是不可能判断的。直到有人设计了一个设备拍摄一系列照片,并得出结论说,跑马的过程被分解成一帧的框架。

  杨学明说,研究物质如何变化和运动的最好方法就是记录过程,让人们清楚地看到它。如今,随着人类对自然的认识越来越深入,科学家们已经认识到许多与人类生命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,杨学明需要研究实验室中涉及这些过程的原子和分子的反应机理。因此,有必要对涉及的原子进行准确,高灵敏度的分子探测。

  实际上,为了看到微观世界,人类创造了各种工具,统称为光源,应用最广泛的科学光源之一,利用粒子加速器获得高能粒子,高磁体阵列中的能量粒子由激波产生的高强度光称为同步辐射。

  物理学家史蒂芬·霍金曾经说过,粒子加速器是人类拥有的最接近人类的机器。人类可以达到的最高温度记录也是在粒子加速器中创建的。

  自20世纪40年代以来,美国在加州大学伯克利分校开发出了第一代高能电子束同步加速器。高亮度同步加速器光源已经成为当代科学研究中最重要的实验工具之一。世界上许多国家先后建立了几十个第三代光源。还有北京正电子对撞机,合肥光源,广东散裂中子源,兰州重离子装置和上海光源,其中合肥光源和上海光源属于第三代光源。

  现建大连光源,是第四代,也是最新一代光源,即自由电子激光器。中国科学院上海应用物理研究所所长赵振堂介绍说,这是目前世界上唯一一个在极紫外区工作的自由电子激光器,也是世界上最亮的极紫外光源。

  那么,第三代同步辐射源与第四代自由电子激光器有什么区别呢?

  赵振堂举了一个例子,上一代正在拍照,而最新一代的光线正在拍摄,并进一步说第三代光线只能看到物质世界的微观结构,而第四代光线可以记录微观材料的动态过程。

  杨学明以此为例。从现有的研究来看,雾霾是一簇分子,包括水和污染物。所以当我们研究雾霾的时候,我们不仅要知道它是什么结构,而且要弄清楚这些组件是如何组合在一起的,这就要求科学家不仅要看静态结构,还要看动态过程。

  例如,当空气潮湿时,空气中的雾度组成往往显着增加。为什么这是如此需要研究其发展。因此,大连光源第四代光源杨学明被称为观察原子和分子反应的照相机,在原子和分子水平上探索物质世界的奥秘。

  科学研究专家和大型科学设备开发专家首次

  第四代光有一个特点:足够明亮。

  赵金堂给出了一个比较:与一般家用白炽灯相比,太阳的亮度是10000倍,与太阳相比,第三代光源将是1000亿倍更亮;然后,与第三代光源相比,第四代光源还亮百亿次这里的亮度是一个科学的概念,也叫峰值亮度,定义为单位面积内每单位波长发射的光子数量,单位面积内的立体角为时间。

  在这样的光源中,几乎所有的原子和分子都无处藏身。戴东旭说,今天建成的大连光源是目前世界上EUV频段最强的自由电子激光器,因此是研究与原子分子过程有关的理化科学问题的有力武器。

  事实上,在大科学越来越强调合作创新而不是单打独斗的时代,大连光远等科学项目越来越受到科学界的重视。

  如今,王恩戈看来大连光源的建成,也将极大地推动中国在能源,化学,物理,生物,材料,大气霾,光刻等重要领域的研究水平的提高,注入新的活力。

  杨学明还告诉记者,新仪器的研制是学术研究和发展的最重要的基础。没有新的科学仪器,可以说在物理化学领域很难走到前台。他仍然记得大连光源建设之所以被提出,是因为它一直被困在反应中间体多年的勘探问题之中。

  当时他找到了赵振堂,双方一拍即合:这是中国建设新一代光源的绝好机会。更重要的是,双方认识到这个项目将是第一个与科学研究专家和大型科学仪器研发专家一起工作的。这对于加速科学研究中大型科学仪器的应用具有重要的现实意义。

  不久,大连光源获得国家自然科学基金重大国家专项资金资助,于2012年初正式启动,2014年10月正式在大连长兴岛开工建设。仅两年时间,就完成了基础设施项目的建设和主要光源设备的开发。

  去年9月24日22时50分,电子束电流超过300兆伏,其次是各种元件的自由电子激光放大器。最后,全长18米的波荡阵列,发出了第一束极紫外光。

  今天大连光源经过调试后,已经发出了更强大的光束。但是,科学家不会停留在那里。中国科学院化学研究所研究员张伟清透露,未来国家有可能进入X射线波段的第四代光源。

  \\ u0026

  特别声明:本文仅为传播信息的目的转载,并不代表本网站或其内容的真实性;如从本网站转载的其他媒体,网站或个人将被保留在本网站上,并对版权拥有法律责任;如果您不想转载或联系转载稿件费等事宜,请与我们联系。

关键词: 社会科学