薄暮下的鑽石光源裝置。
鑽石光源存儲環上的橋。
2月14日消息，據國外媒體報道，英國著名的第三代同步輻射光源“鑽石光源”是英國40多年來投資興建的最重要的大型科學裝置和最大的民用科研基地。到2012年，“鑽石光源”已建設10周年。近日，記者彭尼-巴林走進鑽石光源，揭開這個著名科學裝置的神秘面紗。鑽石光源裝置面積足有五個足球場大，可以產生比太陽光線還要明亮100億倍的光源。
鑽石光源位於英國牛津郡。從空中看下來，鑽石光源像是一個巨大的油炸圈餅或一艘太空船，周長約500米。事實上，它是一個多邊形，有24條直線的邊。顧名思義，鑽石光源是一種強烈光線之源，其亮度甚至可達太陽亮度的100億倍。當然，這種光源並不僅僅局限於可見光。鑽石光源可以產生波長更短的、以X射線形式出現的光，此外還可以產生人類肉眼看不到的紅外線和紫外線。
研究人員研制這台同步加速器主要是希望能夠像利用可見光一樣利用這種超強光源，從而揭秘我們通常看不到的事物。紅外線穿透兩層透鏡後聚焦，從而形成物體的顯微結構圖像，經過放大後就可以看到更清晰的圖像。X光機將X射線穿透物體，從而在底片上形成物體內部組織的圖像。X射線可以將諸如人體之類的大型物體的內部組成(組織)顯現出來。
英國鑽石光源比任何X光機或顯微鏡都要強大數百萬倍。它所產生的光線可以幫助科學家看清更微小物體(如原子)的內部結構。原子用埃為單位進行測量，一埃相當於一億分之一釐米。為了看清原子的內部結構，科學家們正在嘗試將一米的百億分之一大小的物體可視化，因此他們需要更強大的光源穿透。他們需要波長比顯微鏡中用到的可見光短得多的光源，這就是鑽石光源的任務之一。鑽石光源產生某種強烈光線後，將其送到環繞於周圍的實驗艙中，真正的實驗就是在這裡。
那麼鑽石光源究竟是怎樣產生這種形式的光源的呢？其實，鑽石光源和歐洲粒子物理研究所有相似之處，采用的是相似的粒子加速器技術。從術語上講，這兩種都是用來讓粒子以高速運行。歐洲粒子物理研究所是將中子和質子分別以接近光速的速度對撞，從而研究粒子與宇宙是由什麼組成的。不過，鑽石光源是加速電子，而且並不需要電子之間互相碰撞，科學家們甚至都不需要電子本身來做任何實驗。他們是利用高速電子產生強烈光源並應用於實驗中。
關於電子的產生方式，相信許多研究過老式電視機的人都很熟悉。電視機背後的陰極射線管加熱某種合金後產生電子，並將這些電子發射到電視的熒光屏上產生人們看得到的圖像。鑽石光源的原理與此相似，不過規模要大得多。在電子槍中，加熱合金後產生的電子並不是發射到熒光屏上，而是發射到三台加速器中。第一台是一個30米長的直線性加速器，它可以將電子從零加速到接近光速。然後，電子進入第二台加速器，在那裡電子將獲得巨大的能量，足以產生這種極為強烈的光線，能夠幫助科學家照亮原子。最後，電子進入存儲環中，這是一個約為560平方米的巨型管道。在環形管道中，電子束每秒環繞管道大約50萬次，從而產生了同步加速器光源並將這種光以光束形式傳送到存儲環周圍的實驗室中。光束入口處的磁鐵讓高速電子的方向隨著存儲環多邊形的拐角發生彎曲，導致光束以光子的形式釋放能量。這種光的頻譜範圍從紅外線到可見光和紫外線及X射線。
鑽石光源是第三代同步加速器。在光束的入口處，“插入設備”引起電子束在兩個異性磁極之間來回擺動。這種“建設性干涉”產生非常明亮、非常密集的X射線束。這種X射線束極為強烈和密集，以致於在實驗中保護性措施必須要嚴格執行。當機器運行時，嚴禁有人進入實驗場所，因此實驗都是通過遠程控制方式實施的。
這些X射線能夠顯現蛋白質和無機元素等物質的原子結構奧秘，從而幫助科學家以原子標准看清物質的組成。每年大約有2000多個研究團隊來到英國利用鑽石光源完成在其他地方無法開展的實驗。科學家們曾經利用這種光源研究小麥的營養成份、評估食品中鋅和鐵含量增加的可行性、驗證哪種形式的磷酸鹽最適宜消除土壤中的金屬污染物。隨著鑽石光源第三階段的建設，其在科學領域的潛在新應用也將不斷突破科學家們想像力的極限。(彬彬)