要想破解微米級別的「蛋白質之謎」，科學家首先需要的是什麼？一座大科學裝置，一道能穿透微觀物質的先進光源。6日，位於懷柔科學城的國家重大科技基礎設施北京高能同步輻射光源（HEPS，俗稱北京光源）完成主體鋼結構施工，周長近1.4公裡的裝置區正式連接成環。寓意「希望之光」的北京高能同步輻射光源，就像一扇通往微觀世界的「窗口」，建成後將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射裝置。
人類生存和發展從來就離不開對光的利用和開發。就像手電筒越亮看物體越清楚一樣，要看到微觀物質的細節，很重要一點是要有足夠的亮度。為製造能量更高、亮度更強的小光斑，人類就發明了可產生更小光斑的大工具，即同步輻射光源。
同步輻射光源研發於上世紀60年代末，被譽為「神奇的光」。這種裝置的理論基礎來自經典電動力學中的同步輻射定律，利用這一定律，基礎科學研究者們得以建構起一種相對論性電子（或正電子）在磁場中偏轉時產生同步輻射的高性能新型強光源。
地處懷柔科學城核心區的北京高能同步輻射光源項目，由中科院高能所承擔建設，是國家重大科技基礎設施建設「十三五」規劃優先布局的大科學裝置之一，總建築面積約12.5萬平方米，主要包括加速器、光束線和實驗站等。從高空俯瞰看，整體建築外形似一個放大鏡，寓意「探測微觀世界的利器」。而這其中，周長近1.4公裡的裝置區，猶如放大鏡的鏡框，是造型的「點睛之筆」，也是將來放置大型科學儀器的地方。
「過去說一項工程建設難，常用的詞是體量大、精度高，可對於北京光源這座大科學裝置來說，每一步都是未知數，仿佛一次科學探索。」施工方北京建工集團北京光源項目經理任錦龍提起，自項目建設伊始，就邀請了一支由「最強大腦」組成的超級智囊團，提供嚴謹的科學論證與幫助。結構工程專家、工程振動控制與結構抗震專家、中國工程院院士……每一位智囊都是業界的執牛耳者。
可即便如此，進入施工階段，第一道關卡就難倒了所有人。由於肉眼很難察覺的極輕微振動也會對電子束流的穩定性帶來極大影響，在地基施工階段，科學家就提出了一項要求——防微振動控制目標要小於25納米。
「我們平時說精度控制在釐米級、毫米級，可納米級，建築規範中就沒有這個詞。」副總工程師榮慕寧舉了一個生活中的例子，我們常用細如髮絲來形容纖細的東西，但其實人的頭髮的直徑一般在20到50微米，而1納米只有1微米的千分之一。25納米，就意味著結構需要無限趨近於「零沉降」。
「零沉降的地基怎麼做？整整4個月的時間，我們不是在做試驗，就是在去做試驗的路上。」榮慕寧介紹，反覆試錯後，項目團隊才選定對未來光源裝置區的儲存環隧道及實驗大廳地基採用厚達3米的素混凝土進行基礎換填。
隨著今天最後一根鋼梁吊裝到位，北京光源完成主體鋼結構施工，下一步將投入金屬屋面及機電安裝施工。同時，裝置區結構內，重晶石混凝土隧道澆築也在熱火朝天地推進中。
中科院高能物理所相關負責人介紹，按照目前規劃，北京光源將於2025年建成運行。屆時，它不僅是我國第一臺高能同步輻射光源，也將是世界上最亮的第四代同步輻射光源，能夠為基礎科學和工程科學等領域原創性、突破性創新研究提供重要支撐平臺。
來源：北京日報
審讀：譚錄崗