文 | 青茶

前言

提到放大镜，大家多想到桌面小巧工具，而北京怀柔科学城有台巨型“放大镜”，它就是高能同步辐射光源HEPS。

它发出的光比太阳强一万亿倍，是亚洲首台第四代同步辐射光源。

作为顶尖科研设备，它能窥探原子级结构，助力病毒蛋白研究、人脑解析和药物研发，标志着中国基础科学设施走在世界前列。

这台“超级放大镜”，会给各科研领域带来多少突破性进展？

中国HEPS超级放大镜

从2019年立项到2025年完成整体工艺验收，HEPS的建设历时六年，耗资50亿元，承建单位是中国科学院高能物理研究所。

整个设备的设计理念和施工难度都是世界顶尖水平。

它的主体看起来像一个巨大的放大镜，实际上由环形储存环和复杂管道系统组成，首尾相接的长度接近1.4公里。

电子在管道内以接近光速的速度环绕，每秒可以旋转数万圈。

正是这种高速运动产生的超强X射线，使得科研人员能够突破物质表层，直接观测微观结构，达到原子级精度。

HEPS属于第四代同步辐射光源设备，在全球同类设备中仅有三台，亚洲唯一一台。

与第一代和第二代设备相比，第四代设备在束流体积、亮度和稳定性上实现了质的飞跃，能够将束流体积缩小至少100倍，使光线更集中、更亮，微观世界的结构清晰呈现。

设备环绕主体结构设置了14个光束线站，未来还将继续增加，以便更多科研团队同时进行研究。

它不仅适用于生物分子结构的研究，也可广泛应用于材料科学、物理学甚至脑科学领域。

HEPS的设计和建造，将基础科学研究和技术创新推向了一个新的高度，为全球科研提供了宝贵资源。

微观世界的宏大视野

HEPS的真正价值在于它能够把微观世界呈现得宏大而清晰。

在生物科学领域，这台设备能够解析蛋白质、病毒以及其他生物大分子的三维结构，为药物研发提供精准数据。

在新冠疫情期间，科研人员利用类似设备，快速解析了新冠病毒主蛋白酶的结构，科学家据此设计出针对性药物，阻断病毒与人体分子的结合，从而实现抑制病毒作用。

这类设备的使用，使得科学研究从宏观观察进入精确微观层面，每一次实验都可能带来重大的科研突破。

在脑科学研究中，HEPS也显示出巨大潜力。利用硬X射线成像站，科研团队可以对动物乃至人脑进行微观观察，将数百亿神经元的结构清晰呈现。

放大后的图像分辨率可达到50K像素，而日常电脑屏幕通常只有2K或4K，这意味着微观结构的数据量极其庞大，一套原始扫描数据可能需要上千个硬盘存储。

通过这些数据，科学家能够深入了解脑部结构和功能，对阿尔茨海默症、脑肿瘤等疾病的研究提供全新视角和数据支撑。

微观世界的宏大视野不仅令人震撼，也让科学研究获得了前所未有的精度和可能性。

科研应用的前景

HEPS的出现，标志着中国在高能同步辐射领域完成了技术迭代。

与早期设备相比，第四代HEPS不仅在光源亮度和束流稳定性上大幅提升，还能同时支持更多科研团队开展实验，实现资源最大化利用。

每个光束线站都配备独立研究空间，允许多组科研团队同步进行实验，从生物大分子到脑科学，从物理材料到化学反应，都能得到精确观测。

这种高并发的科研能力，使得HEPS成为全球科研人员竞相申请使用的核心设施。

应用范围方面，HEPS不仅能用于基础科学研究，还将对应用科学产生深远影响。

在药物设计中，它可以提供原子级别的蛋白质结构数据；在材料科学中，它可以解析新型合金或半导体的微观排列；在脑科学中，它可以重建神经网络结构，支持疾病研究和治疗方案设计。

随着更多光束线站的建设和技术进一步迭代，HEPS将成为全球科学家进行微观研究的首选平台，也将推动中国在基础科学和应用研究领域取得更多原创性成果。

中国科技实力的展示

HEPS不仅面向国内科研人员开放，也欢迎国外科研团队申请使用。

截止目前，已有百余名科研人员在排队等待使用设备，显示出全球科学界对这类顶尖设施的迫切需求。

中国建成HEPS，充分体现了在基础科学设施建设上的实力和远见，为全球科研提供了先进平台。它不仅是实验设备，更是国际科学合作的重要桥梁。

未来，借助HEPS的研究成果，中国科研人员将在生物、物理、材料和脑科学等多个领域与国际同行展开深度合作，提升全球科学整体水平。

HEPS的成功建设，也标志着我国重大科学基础设施项目取得新的里程碑。

中国规划的77项重大科学基础设施项目中，已有接近一半建成并投入使用。

这些设施构成了中国科学研究的坚实底蕴，为未来科技创新提供了有力支撑。

HEPS不仅展示了中国在科研装备上的顶尖水平，也彰显了国家在基础科学领域的战略眼光和国际影响力，是推动科技进步和社会发展的重要基石。

结语

HEPS超级放大镜的亮相，是中国在基础科学领域的一次里程碑式突破。

它将微观世界呈现得前所未有的清晰，让科学家能够观察蛋白质、病毒、脑神经乃至材料的原子级结构，极大推动科研进程。

随着设备逐步开放，国内外科研人员都将受益于这一世界级科研平台，微观世界的秘密将被逐步揭开。

HEPS的建设和应用，不仅彰显了科技实力，也为未来生物、物理、材料以及脑科学研究奠定坚实基础，成为推动中国科技创新的重要引擎。

中国超级放大镜的问世，将让微观世界从抽象走向真实，从模糊走向清晰，未来科研的无限可能正在眼前展开。

参考资料：

《媒体探访中国“超级放大镜”！创世界之最，可比太阳亮一万亿倍》 北京日报 2025年12月23日

《我国首个“巨型放大镜”，中国科学院高能同步辐射光源通过工艺验收，比太阳亮一万亿倍》 IT之家 2025年10月29日

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