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高能所积极推动中国X射线自由电子激光的发展


2005年2月28日,高能物理所组织了一场特别的学术报告会,美国布鲁克海文国家实验室余理华博士做了“X射线自由电子激光(XFEL)的最新进展”的报告,介绍了XFEL的原理、发展历程、关键技术及难点,以及国际上正在建造和拟建造的XFEL实验装置的情况。陈森玉院士汇报了高能所与清华大学联合小组对基于北京正负电子对撞机注入器建立北京XFEL实验装置(BTF)的设想,包括:总体布局、涉及的加速器物理问题、建设内容及关键技术问题、现有基础、投资估算、计划进度等。建设BTF的设想是在联合小组已进行的大量工作的基础上,在余理华博士的指导下,经过历时一周的进一步分析计算提出的。

出于对中国发展XFEL的极大关注,杨振宁先生、院基础局张杰局长等有关领导出席了会议。杨振宁先生指出,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。

两个报告之后,参会人员和高能所学术委员会对我国发展XFEL的重要意义和联合小组提出的BTF初步方案进行了热烈的讨论,形成了以下认识。

XFEL能产生波长可调的,极高强度的飞秒相干光,可为各种体系的高空间分辨和时间分辨的动力学研究提供强有力的手段,将为人类对自然的认识打开许多全新的视野,对21世纪的科学技术与工业的发展带来深远的影响,发展XFEL具有前瞻性及战略意义。杨振宁先生从1997年5月开始先后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。世界各科技强国均将XFEL的研究列入了未来科技发展计划的重要内容,我国政府和科学界也给予了高度关注。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”。

高能所曾在1994年研制成功中红外波段的北京自由电子激光装置,在亚洲第一个实现了饱和出光。自2000年起,在中国科学院、科技部、国家自然科学基金委的先后支持下,上海应用物理所、高能所和中国科技大学以及北京大学已联合开展深紫外自由电子激光的前期和预制研究工作。但这些部署对于发展X射线自由电子激光过于薄弱,我国要跨越发展到X射线自由电子激光,仍存在很多的技术空白和技术难点,为保证于2015年左右建成我国的XFEL装置,加大支持力度,开展更有针对性,目标更为明确的预制研究非常必要。

为了加快该项研究的进展,与会专家建议充分利用全国相关研究机构的研究积累。例如中科院物理所在高稳定性,高性能强激光技术上拥有大量具有世界领先水平的研究成果,这些技术对于XFEL的发展都是至关重要的,应该将其研究团队组织到此项目的研究队伍中。

XFEL的投资规模较大、技术难度大,国际上通常采取“寄生”在高能物理或同步辐射光源电子直线加速器上,“逐步”向短波长推进的发展方式进行。专家们认为,我国应充分利用北京正负电子对撞机2 GeV注入器尽快启动预研究的工作以期加快研究进度,节约投资,并建议国家作为特殊情况做出适当安排,尽快启动。

 

(科研处 供稿)

 

 

 

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