汉堡的X光激光装置

“基石已经奠定。这里将要落成的，绝对世界顶尖。”这番大话，所指的是一台大装置。说这番话的，不是别人，而是德国联邦科研女部长沙万。这台装置，学名“X光自由电子激光装置”，英文缩写XFEL，简称X光激光装置。它的长度，准确说来是3.4公里长，明年开始破土动工，预计2013年落成，开始发光。

这台装置是由汉堡的德国电子同步加速器研究中心DESY主持开发的。它的特点何在呢？该中心的物理学家特罗伊施(Rolf Treusch)介绍说：“这台装置主要是由一个电子直线加速器构成的。加速器终端出来的激光将是前所未有的，它的波长在X光波段，比人们至今得到的激光的波长要短得多。”

1895年，德国物理学家伦琴发现了X光，一种人的肉眼看不见的光。二十世纪六十年代，科学家又发明了激光。为了把X光波长短、穿透力强的优势和激光亮度高、单色性和方向性好的特点结合起来，科学家们做了一系列探索。1984年，美国在实验室首次获得了X光波段的激光，也就是X光激光。又经过20多年的科研努力，科学家们终于可以建造大型X光激光装置了。特罗伊施不无自豪地表示：“我们将要得到的光，强度很高，波长极短，而且都乖乖地朝前‘看’，也就是说方向性极好，正像人们对激光所期待的那样。”

就像人们所熟悉的到医院检查，拍X光片透视内脏一样，X光激光也是用来透视物质的，只不过它能透视的完全是另一个数量级的物质，它可以透视到原子。

激光装置的核心部件是建在地下6米到38米深处的隧道中、全长3.4公里的直线加速器，它就像一条跑道，可以把电子加速到令人难以置信的速度，准确说来就是几乎每秒钟30万公里。特罗伊施介绍说：“我们先把电子从原子中分离出来，形成电子束，然后再通过我们的直线加速器，把这些电子束加速到接近光速的速度。随后再让它们通过一个特殊的磁体。这是一个磁场交替变化的扭摆磁体，电子通过时也会做扭摆运动，从而失去能量，而这些能量是以激光的形式辐射出来的，就像探照灯一样。”

如此生成的X光激光，能量极大，比今天已有设备产生的X光要强出上亿倍。那么科学家们要这么强的X光做什么用呢？他们希望透视各种不同的微观物质，透视蛋白质、半导体的分子结构，也透视地理样品。由于X光激光的亮度很高，快门时间可以很短，所以它是一种非常有利的工具，用于研究微观范围内瞬间状态的演变过程，比如说利用一定波段的X光激光就可以研究活细胞的演变过程，这对研究生命科学是非常有价值的。该项目负责人阿尔塔莱利(Massimo Altarelli)还介绍说：“利用X光激光，我们就可以更好地了解化学反应的过程，或者仔细研究恒星内部不同寻常的物质状态是怎么回事儿。可以说，所有的学科，无论是材料科学、化学、天文物理学，还是生命科学的各个领域比如分子生物学等等，都可以利用我们的装置进行探索，而且肯定是获益匪浅。”

举例来说，分子生物学家就希望能够拍到一个个蛋白质分子的图片，结果可有助于设计新药，专门针对蛋白质上的缺陷“对症下药”；化学家希望能够拍摄下化学反应的过程，然后再超慢速地播放，看一个个原子是怎样互相反应的，结果可有助于开发新的汽车尾气净化器。

X光激光装置虽然建在汉堡，但它却是一个欧洲项目。除德国以外，还有12个国家参与，其中包括法国、英国、俄罗斯，还有中国。上届德国政府2003年曾要求，其它国家应提供一半的经费。毕竟，也被比喻成灯塔的X光激光装置，它的一期建造工程就将耗资8.5亿欧元，项目总费用将达10.8亿欧元。但这一要求却未能实现。科研部长沙万说：“我们争取到了25%。我认为，这个项目必须上马。25%的结果也是不错的，也表明了很好的国际合作伙伴关系。我们需要这个灯塔。所以现在达到的筹资模式是现实、可行的。”

德国之所以在筹资模式未能如愿以偿的情况下，还是推动项目上马的背景是，国际上竞争激烈，因为日本和美国已经开始建造类似装置了。因此，欧洲人不得不尽早行动，拿出自己的X光激光装置以作回应，否则的话，专家们担心，在国际科研的激烈竞争中，欧洲将会落后，陷入依赖他人的不利境地。