追“光”者——访中国工程院院士赵振堂

上海市科学技术协会供稿

当电子以接近光的速度做曲线运动时，会沿切线方向发射出称为“光”的电磁波。这束光可以用来观测物质的内在结构，洞悉原子分子运动的规律，照亮微观世界的科学大门。这束光也是中国工程院院士、中科院上海高等研究院副院长、上海光源科学中心主任赵振堂眼里最美的光。

21年前，赵振堂来到位于上海嘉定的中科院上海应用物理研究所。走出研究所大门，满眼都是农田。此时，他和建设团队的同事们的心中充满了美好的期望：上海光源工程终于从论证进入了预制研究阶段，向着动工建设迈出了实质性的一步，他们将在上海市亲手建造中国的第三代同步辐射光源。

工欲善其事，必先利其器。“现代科学研究越来越依赖具有极端条件和能力的设备与手段。”赵振堂说，加速器光源这类大科学装置的出现，极大地增强了人们认识和改变未知世界的能力。经过几十年的发展，凭借优良的光束品质和不可替代的作用，第三代同步辐射光源已成为助力科学家解决关键科学技术问题的利器。

上海光源是我国大陆设计建造的第一台第三代同步辐射光源，目前已建成15条光束线与19个实验站。开放以来，已有来自全国各地544家单位约2 900个课题组的25 000多名研究人员来此开展实验。上海光源的出现，使得原本无法做或者需要出国排队做的分析工作，在“家门口”就可以完成。得益于上海光源，我国科学家实验发现了外尔费米子、提出和验证了单原子催化机理、在国际上首次观察到了大鼠肺泡结构、解析了一系列病毒（如禽流感、埃博拉、寨卡和基孔肯雅热等）的蛋白质结构并阐释了传播机制、解决高铁接触线合金凝固的黑箱难题并将工艺参数应用于生产制造、支持新药研发并助推中国企业自主研发抗癌新药首次在美获批上市……

“培育上海光源精神，建造世界一流装置。”这是悬挂于上海光源实验大厅的横幅，也是赵振堂和上海光源团队一直恪守的工作信条。和那些闪亮的科研成果不同，其背后的上海光源往往很少被人注意，甚至连科学家的名字都很少出现在贡献者名单中。“我们有时被称为科研成果的‘保姆’。”赵振堂开玩笑说。“用户的成果就是我们工作价值的体现，看到用户利用上海光源在研究上取得了突破进展，往往比自己发了论文还高兴。”赵振堂感慨，虽然这些成果不一定会让人看到上海光源的作用，但“这就是我们的角色和使命”，这样的幕后工作必须一如既往，也是他对上海光源精神的最好解读。

虽然上海光源和全世界其他第三代同步辐射光源相比，性能并不逊色，但第三代光源的原理和技术路线早已经成熟，集成创新是其主要特征。“再往前走，中国的光源大科学装置应该朝着发展新原理与新技术的方向努力，应以创新原理和技术为驱动来发展新装置。”赵振堂说。

下一个10年，上海光源线站数量将达到基本饱和从而全面进入运行开放的黄金时段，支撑科学家产出重大成果是其核心任务。与此同时，基于同步辐射光源和X射线自由电子激光的光子大科学装置集群正在加紧建设，已成为了发展的新增长点。

为在这一方面有所突破，过去的10多年中赵振堂带领上海光源的自由电子激光团队一直在为发展全相干种子型自由电子激光而不断努力，并已成功研发了加速器和波荡器相关的多项关键技术，建成了我国首个高增益种子型自由电子激光研究平台——上海深紫外自由电子激光装置。借助于该平台在世界上首次成功实现了回声型新原理自由电子激光EEHG的出光放大和HGHG波长的大范围连续调节，以及两级级联HGHG的相干辐射输出等，提出了级联EEHG和相位汇聚高次谐波产生PEHG等新型自由电子激光工作模式。

以上海光源为起点，与正在建设中的软X射线自由电子激光装置、硬X射线自由电子激光装置及超强超短激光装置一起形成先进的光子科学研究中心，支撑我国科技创新突破和跨越发展。目前，上海光源二期工程正在建设中，预计到2022年将有约35条束线和50个实验站投入运行。届时，上海光源的实验能力将大幅度提升，实验方法将增加2倍以上达到近百种，年接待用户能力将超过上万人次。