国之重器捕捉微观世界“极速瞬间”丨向祖国报告

发布时间：2026年10月07日14:52 来源：中国之声

什么是阿秒？它是人类目前掌握的最短时间尺度，短短1阿秒内，光只能前进0.3纳米，成为捕捉微观世界电子超快运动的核心观测标尺。国庆假期，在广东东莞松山湖科学城东部，国家重大科技基础设施，同时也是亚洲首个、世界第二个阿秒激光大科学装置——先进阿秒激光设施（东莞部分）项目建设现场热火朝天，建设者坚守岗位抢抓窗口期，向着竣工节点全力冲刺。

“十五五”规划纲要提出，全面增强自主创新能力，抢占科技发展制高点。大科学装置是原始创新的利器，承载着探索未知、突破前沿的时代使命。这台瞄准微观世界的国之重器究竟能看清什么？建设者又要攻克哪些近乎极限的工程难题？中国之声特别策划《向祖国报告》今天播出：《先进阿秒激光设施冲刺竣工，国之重器捕捉微观世界“极速瞬间”》。

先进阿秒激光设施（东莞部分）项目建设现场

在广东东莞松山湖科学城，先进阿秒激光设施（东莞部分）项目建设现场，工程建设团队正紧锣密鼓地推进各项建设任务。洁净区内，工人有序开展外围封闭作业；装置楼内部，机电安装、装饰装修、超洁净施工等多道工序交叉推进，每一道工序、每一处误差，都被严格管控在毫米甚至微米级别。中建一局建设发展公司先进阿秒激光设施（东莞部分）项目经理胡文俊说，建设团队正以“日拱一卒”的劲头，全力保障项目建设进度。

胡文俊：越是到最后关头，越要精细化管理。我们每天坚持早会布置、晚会复盘，把每一个节点钉死在日历上，确保项目按期、优质、安全交付。

测量网架防火涂料厚度

阿秒，这是人类目前能够掌握的最短时间尺度，1阿秒仅为一百亿亿分之一秒。一秒钟，光可以绕地球赤道7圈半；而短短1阿秒之内，光只能前进0.3纳米。中国科学院物理研究所先进阿秒激光设施总工程师赵昆说，原子内部电子的舞动、跃迁，全部发生在阿秒尺度；过去人类最多只能拿到微观世界的静态照片，而这套设施，就是一台微观世界的“超高速摄像机”，利用阿秒激光脉冲，科学家可以把电子转瞬即逝的运动，拍成“慢动作影片”。

赵昆：那捕捉电子的“动态影像”有什么用呢？大家知道，电子是一切化学反应、光电转换、超导现象背后的主角，但它运动太快，普通观测手段根本“抓不住”。有了阿秒激光，我们就能直接抓拍电子运动的全过程，把过去只能靠推测的微观机理，变成实实在在可以观测到的动画影像。这样一来，比如我们想知道锂电池为什么会衰减，由于锂电池充放电本质就是电子来回迁移，有了阿秒激光，就能看清电子“跑丢”的瞬间，帮我们设计寿命更长的电池；面向量子计算，也能看清量子比特之间转瞬即逝的相互干扰，帮我们造出更稳定的量子器件。

无磁区域为实验观测创造极低杂散磁场环境

但显然，将科研上极致的实验条件转化为工程建设，是一连串前所未有的建造难题。项目团队要在这3.8万平方米的建筑面积内，同时实现精密光学仪器区域VC-E级防微振、实验区杂散磁场低于0.1微特斯拉，以及7882平方米的超洁净区域——每一项指标，都逼近建筑领域的极限标准。中建一局建设发展公司先进阿秒激光设施项目总指挥林佐江介绍，为此，团队创新采用全新的隔振体系，革新传统建造工艺，建立五级洁净管制体系……用中国建筑的巅峰技艺，挑战大科学装置的卓越标准。

林佐江：为了保持实验区微米级的稳定环境，我们设计了一套三重防护隔振体系，开挖2米深的隔振沟，把实验区和周边自然环境分隔开；浇筑2米厚的巨型的钢筋混凝土实验平台；再搭配专用的隔振台座，实验室环境的振动幅度会控制在3微米以内，相当于在10级的风浪里，稳稳托住一根绣花针。我们的实验装置内，有7000多平方米的超洁净空间，为了管理好这个空间，我们也建立了五级洁净管制体系。整个科学装置所需要的工艺管道，全部铺设在了1700多米长的管沟以内。超精平地面的平整度偏差也要求不能大于1毫米，工程的施工难度还是非常大的。

这就是国家重大科技基础设施——先进阿秒激光设施项目，分为东莞和西安两部分，设施由光束线和研究终端构成，建设波长覆盖极紫外、软X射线与太赫兹辐射3个波段的10条超快光束线，以及面向多学科电子动力学研究需求的22个研究终端。其中，东莞部分总建筑面积约3.8万平方米，建设内容包括阿秒装置楼、实验中心、精密光学机械加工中心、电站、动力站等。设施建成后，将成为亚洲首个、世界第二个阿秒激光大科学装置，为物理、化学、材料、信息、生物医学等多学科重大基础科学问题研究提供崭新技术手段。中国科学院物理研究所先进阿秒激光设施总工艺师贺新奎透露，去年底，驱动整套装置的“心脏”——高性能飞秒激光器已经实现100%国产化，打破国外长期垄断，部分指标达到或赶超国际先进水平。

贺新奎：阿秒激光能否稳定工作，取决于它的驱动光源——飞秒激光器。在我们这个项目筹建之前，中国的高端飞秒激光器长期依赖国外进口。进口设备不仅面临禁运的风险，而且维修费用高、周期长。我们历经三年的技术攻关，到去年底，飞秒驱动激光器预研项目顺利通过结题验收，研制完成的五类激光器均已通过了中国计量科学研究院组织的技术测试，关键技术指标全部达到设计要求，完全能够满足阿秒激光设施建设的需求。预计今年土建工程完工后，激光器将正式入场。

开展飞秒激光器设备调试

目前，先进阿秒激光设施（东莞部分）项目正处于竣工冲刺阶段。如贺新奎所说，土建完工之后，核心激光设备将陆续进场安装，而整套设施预计2029年将正式调试验收。作为施工团队和科研人员之间的纽带，中国科学院物理研究所先进阿秒激光设施（东莞部分）现场负责人杨川信心满满。

杨川：这个项目可以说没有任何现成答案，需要我们扎根现场，跟科研人员面对面对接，把前沿科学需求转化成工程实施方案，在实践中迭代工艺、沉淀技术，总结出一套可复制、可推广的大科学装置建造“白皮书”。

2025年5月，项目首块筏板浇筑现场

回望项目建设进程，林佐江说，从2025年1月的“一片平地”，到5月首块2米厚筏板及工艺管沟浇筑完成，再到12月主要单体楼全面封顶，以及如今向着项目竣工“日拱一卒”，全体建设团队如“平地起高楼”，努力向国家交出满意答卷。

林佐江：工程项目的建设不仅是建一座楼，更是一次技术攻关。我们投入了大量的技术人员，聚焦在微米级防振、零磁施工、超洁净、全预埋工艺管沟、大跨度网架提升等技术难题，目前已经申请了发明专利2项、省部级工法2项、广东省科技成果评价2项。在技术攻坚期间，我们要确保工期不延误、质量无瑕疵、安全无事故，最终目的是要呈现一座经得起历史考验的工程项目。

基于阿秒设施开展多学科研究

建设者挥洒的每一滴汗水，都化作叩问微观世界的坚实阶梯。“十五五”规划纲要提出，全面增强自主创新能力，抢占科技发展制高点。中国科学院物理研究所先进阿秒激光设施常务副总指挥冯稷表示，未来，先进阿秒激光设施（东莞部分）将与中国散裂中子源等大科学装置串珠成链，让“基础研究+技术攻关+成果转化+科技金融+人才支撑”全过程创新链更加完善，服务粤港澳大湾区、辐射全国，为突破重大科技前沿问题和产出重大成果奠定坚实基础。

冯稷：基础研究是人类探索自然的重要途径，也是推动技术创新的重要源头。先进阿秒激光设施的建设，为人们提供了一个阿秒分辨的光源，正是为这样的基础研究提供了一个重要的工具，打开了一片新的天地。它更是一个开放的大科学平台，寄托着我国在超快物理前沿抢占先机的期盼，有望让我国科学家在新材料、生物医药、新一代信息技术等领域催生一批源头创新成果，助力我国向高水平科技自立自强，一步一个脚印地坚定前行。