「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点

浏览量126 点赞122 2020-06-11
「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点

国家同步辐射研究中心耗时 5 年兴建的「台湾光子源」(Taiwan Photon Source,TPS)于今年 1 月 25 日举行落成典礼之后,吸引许多国际媒体大幅报导,顶尖期刊「科学」(Science)率先报导了台湾光子源崭露耀眼光芒;之后,「自然」期刊(Nature)集团发行的「自然光子学」(Nature Photonics)以及「物理世界」期刊(Physics World),也报导了台湾光子源的出光新闻,让台湾光子源在 2015 年联合国教科文组织发起的「世界光年」活动中,发光发热并成为国际新焦点。

此外,欧洲核子研究组织(European Organization for Nuclear Research,CERN)出版的国际杂誌「CERN 科学通讯」(CERN Courier),以及「亚太物理学会联合会刊」(Association of Asia Pacific Physical Societies,AAPPS),更均以台湾光子源空照图作为封面报导,显示全球科技界对于台湾光子源的重视。

前瞻光子源,世界新亮点

「科学」期刊在台湾光子源举行落成典礼的 5 天后,即在 News 版面以显着照片介绍台湾光子源,该报导指出,台湾光子源将成为世界最亮的 X 光源,并将在生物、奈米科技与材料科学等重要领域,开创崭新的研究与应用。

「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点「科学」期刊「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点

「自然光子学」期刊

「自然光子学」期刊是在光学领域中,影响係数(Impact Factor)排名世界第一的期刊,内容涵盖光的基本性质、光与物质相互作用,光子探测、传输、操控,以及光电转换的研究与应用等。在其五月号的编辑专文中指出,台湾光子源的前瞻设计、建造组装技术与未来应用发展潜力,将吸引全球科学家趋之若鹜前往台湾,运用台湾光子源世界级的优质光束线和实验设施,来进行各类尖端实验。近年来,全世界先进国家前仆后继、争相发展最先进的同步加速器光源,已经成为高科技发展的重要指标,台湾光子源的成功兴建,让台湾的高科技实力与台湾光子源成为世界的亮点。

该报导特别指出,台湾光子源由国人自行设计建造,为了造就超高品质的光源,必须达到极低的束散度,因此台湾光子源团队必须精确的将所有磁铁定位安装,并且在有限的土地与经费下,将台湾光子源的周长,尽可能的建造到最大,以达到最强的同步加速器光亮度,进行过去不可能的尖端实验。这些也都显示出台湾光子源团队卓越的科技工程实力,以及整合、应变之能力,成功跨越所有软硬体的极限,达到世界顶尖的加速器光源水準。

团队披荆斩棘,创造科研奇蹟

欧洲核子研究组织为世界上最大型的粒子物理研究中心,来自全球 80 个国家、6,500 位科学家和工程师在此进行各类研究,电影「天使与魔鬼」就是以欧洲核子研究组织为主轴,展开一段宗教与科学的冒险之旅。英国物理学家彼得.希格斯(Peter Higgs)以及比利时物理学家法兰西斯.恩勒特(Francois Englert),在多年前曾推论「上帝粒子-希格斯玻色子」(Higgs Boson)的存在,后来也是靠欧洲核子研究组织的「大强子对撞机」(LHC)证实了上帝粒子的存在,并让两位学者于 2013 年获得诺贝尔物理学奖。此外,现代文明不可或缺的网际网路、云端以及大数据概念,也都是从欧洲核子研究组织的研发所延伸出来的科技,验证了基础科学的研究能够深远的影响人类文明进展的轨迹。

「CERN 科学通讯」在全世界有超过 75,000 个读者,为加速器科技界最知名的国际期刊。四月号的「CERN 科学通讯」完整报导台湾光子源披荆斩棘的开创过程。目前台湾光子源团队马不停蹄的进行加速器调机与参数优化,储存电流已提高至 100mA,预计在今年完成安装超导共振腔及多组插件磁铁后,将可能达到 500mA 的设计值,并在国际光年成为世界最亮的光源,让科学家可以看到以前看不到东西,量到以前量不到的数据。

「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点

然而,台湾光子源兴建过程,并不是一帆风顺。「CERN 科学通讯」报导指出,2008 年金融海啸伴随原物料价格飙涨,加速器零组件经费短缺;隔年在开挖土方时,发现地基上有百米长的软弱土层,可能影响建筑物的稳固性;后来加速器的兴建、安装、测试过程中,也遭遇到各式各样的困难。但是,台湾光子源团队皆能够持续不断的努力,以优异的工程技术及应变处理能力来克服万难,迈向世界最先进同步加速器光源的目标。

「CERN 科学通讯」特别提到,为了成就低束散度、高亮度的优异光源性能,必须把电子加速到光速之后,让电子维持 10 小时的生命週期,绕行 100 亿公里距离—这相当于太阳系的直径(以台湾光子源储存环周长 518 公尺而言,电子每秒必须绕行 57 万多圈)。在这幺长的绕行距离之下,电子运行路径的横向偏移必须控制在 0.5 微米以下(约头髮直径的 150 分之 1),难度相当大,着实考验台湾光子源团队的功力,但最后团队一一克服了这些困难,才完成这项艰鉅的工作。

前瞻性的应用潜力

「亚太物理学会联合会刊」四月号,则报导未来台湾光子源光束线与实验站的兴建,以及对生物医学、半导体、能源应用的发展。

「台湾光子源」成为世界光年的国际焦点

当台湾光子源试车团队正在进行光源参数优化的同时,另一批团队正在建造周边实验设施。「亚太物理学会联合会刊」报导指出,台湾光子源未来预计有 25 条光束线,目前正在建造第一期的 7 条光束线及其实验站,明年可以开始提供研究人员进行各类尖端科学实验,研究领域包括物理、化学、生医科技、半导体科技、能源、材料与环境科学等,其中一条光束线将从事蛋白质微结晶学实验,进行疾病医学与药物研发,可望发展高度专一性、低副作用且药效持久的药物,可以为癌症治疗提供关键性的助力。相信透过台湾光子源-我国最大的跨领域研究平台,将孕育更多的科技奇蹟。

透过这些重量级国际媒体的报导,可让全世界更多人认识台湾光子源,并了解到台湾对人类科技发展的贡献。台湾光子源的成就,不但提升了台湾的国际学术地位以及国际能见度,未来也能对医药、能源、奈米科技等发展,开创重要的贡献,实际增进我们的生活福祉。