中國科學(xué)界正在努力為研究人員配備強有力的高能光子源（即自由電子激光器，FEL）。

日前，研究人員在北京宣布，大連相干光源已經(jīng)組裝完成。該光源有著(zhù)區別于其他相干光源的特點(diǎn)：它是世界上唯一專(zhuān)用于特定范圍的短波長(cháng)光（真空紫外線(xiàn)）的大型激光光源。

在德國哥廷根大學(xué)物理化學(xué)家Alec Wodtke看來(lái)，這也使得它成為了一種可用于檢測和分析“正在進(jìn)行化學(xué)反應的分子”的新工具。

在過(guò)去的10年中，全世界的科學(xué)家都在抓緊時(shí)間建造自由電子激光器，因為和同步加速器（蛋白晶體學(xué)、細胞生物學(xué)和材料科學(xué)的主力工具）相比，自由電子激光器在更短脈沖下產(chǎn)生的光更加明亮。

在同步加速器中，電子需要沿著(zhù)周長(cháng)為一公里或更長(cháng)的存儲環(huán)運行。當電子的路徑彎曲時(shí)，電子會(huì )拋出光子，這些光子會(huì )形成光束。

和同步加速器不同，自由電子激光器將電子從線(xiàn)性加速器發(fā)射到波蕩器中，波蕩器中磁體的極性會(huì )交替改變，從而可以沿著(zhù)彎曲路徑推拉電子。

當電子運行到拐彎處時(shí)就會(huì )產(chǎn)生光子。當電子在波蕩器中運行時(shí)，電子和積累的光子之間的相互作用會(huì )產(chǎn)生相干激光。

目前歐洲和美國的大多數自由電子激光器用戶(hù)設施都是產(chǎn)生“硬”X射線(xiàn)激光束，其波長(cháng)可以達到0.1納米左右，這樣波長(cháng)的激光非常適合結晶蛋白和其他固體的研究。

但是據中國科學(xué)院（CAS）大連化學(xué)物理研究所（這臺機器的所有者）物理化學(xué)家楊學(xué)明（音譯Yang Xueming）介紹，這種激光束的能量很高，因此會(huì )使得空氣中的分子發(fā)生分解。

在真空紫外線(xiàn)范圍內（大連化學(xué)物理研究所的這臺設備的激光范圍是50～150納米）的激光“觸感柔軟”，使得這種激光非常適合用于檢測氣體中的分子和原子。

他也希望研究人員能夠利用自由電子激光器脈沖來(lái)探測燃料燃燒期間的情況、生物分子在氣體中的行為以及固體-氣體界面的反應過(guò)程。

一些實(shí)驗可以產(chǎn)生非常現實(shí)的回報，例如更好地了解有害氣溶膠（這是籠罩北京或者新德里這樣城市的煙霧的組成部分）在大氣中形成和降解過(guò)程。

Wodtke正在排隊等待使用這項設施。他正在與中國科學(xué)院商定協(xié)議，根據這項協(xié)議，哥廷根馬克斯·普朗克生物物理化學(xué)研究所的科學(xué)家也可以在大連光源工作。

王學(xué)明認為該協(xié)議的發(fā)起人“非常聰明”地認識到了不同自由電子激光器之間能力的差距，而他自己對這次合作也充滿(mǎn)了熱情。

中國正在建設更多的自由電子激光器設施。據中國上海應用物理研究所（曾是大連自由電子激光器項目的合作伙伴）加速器物理學(xué)家王東（音譯Wang Dong）介紹，該所的新型“軟”X射線(xiàn)自由電子激光器前不久產(chǎn)生了它的第一束光，并有望在大約2年內向用戶(hù)開(kāi)放。

現在上海應用物理研究所正在計劃修建屬于中國的硬X射線(xiàn)自由電子激光器。