Cơ sở Nguồn photon năng lượng cao (HEPS) ở gần Bắc Kinh. Ảnh: China Daily
Cách trung tâm thành phố Bắc Kinh khoảng 50 km về phía bắc, quá trình xây dựng nguồn sáng tia X mạnh nhất thế giới sắp hoàn thành, dự kiến hoạt động cuối năm nay để hỗ trợ nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực từ khoa học vật liệu tới y sinh và vật lý, theo MSN. Cơ sở Nguồn photon năng lượng cao (HEPS) sẽ tạo ra các chùm tia X sáng gấp 1.000 tỷ lần bề mặt Mặt Trời về mặt mật độ photon, nhờ tiêu điểm và độ chính xác cực cao. HEPS sẽ vượt qua những cơ sở tương tự ở châu Âu, châu Á và Mỹ, theo Viện vật lý năng lượng cao thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đơn vị phụ trách phát triển cơ sở.
"Sau khi HEPS đạt độ sáng như thiết kế, nó có thể hé lộ thế giới vi mô ở mức độ chi tiết chưa từng có", Pan Weimin, giám đốc dự án tại viện, cho biết. "HEPS sẽ cung cấp một công cụ mạnh mẽ để điều khiển vật chất và quan sát toàn bộ chu kỳ vòng đời của nó". Cơ sở đã bắt đầu công tác bàn giao, đánh dấu triển khai thử nghiệm hệ thống tích hợp với chùm photon thực sự, một giai đoạn chủ chốt để tinh chỉnh cỗ máy trước khi tiến hành chạy thử, theo Pan.
Từ thập niên 1970, hơn 70 nguồn sáng được xây dựng trên khắp thế giới nhằm giúp các nhà khoa học quan sát sâu bên trong vật chất, từ giải mã cấu trúc virus tới phát triển vật liệu hàng không vũ trụ cao cấp, pin và chất bán dẫn. Những cơ sở này hoạt động thông qua gia tốc electron tới gần vận tốc ánh sáng và điều khiển chúng bằng nam châm mạnh. Khi electron đổi hướng, chúng phát ra hạt ánh sáng năng lượng cao, được các nhà nghiên cứu sử dụng để thăm dò cấu trúc nguyên tử và phân tử của vật liệu.
HEPS là nguồn sáng thế hệ thứ tư, một bước nhảy vọt lớn về công nghệ, sử dụng vòng lưu trữ độ phát xạ siêu thấp để giữ chùm electron tụ lại và ổn định. Điều này cho phép nhà khoa học quan sát cấu trúc nhỏ hơn, quá trình nhanh hơn và tín hiệu yếu hơn trước. Độ sáng theo thiết kế của nó cao hơn so với những cơ sở thế hệ 4 khác như Extremely Brilliant Source ở Cơ sở bức xạ synchrotron châu Âu tại Grenoble, Pháp.
Pan và đồng nghiệp nhấn mạnh sự tự lực về mặt công nghệ và sáng kiến độc lập trong phát triển những bộ phận cốt lõi của HEPS. Một ví dụ là phương pháp phun và chiết xuất mới giúp tăng cường hiệu suất của máy gia tốc đồng thời giảm tác động tới môi trường. Thay vì loại bỏ chùm electron năng lượng thấp sau khi sử dụng, HEPS đưa chúng trở lại giai đoạn đầu, nơi chúng hòa lẫn với những hạt mới và gia tốc lại. Phương pháp này giúp giảm nhu cầu về điện, cải thiện chất lượng chùm và vượt qua hạn chế của cấu trúc nam châm sắp xếp chặt chẽ ở cơ sở.
Với tổng kinh phí 665 triệu USD, HEPS là một trong những dự án cơ sở hạ tầng khoa học quốc gia quan trọng được ưu tiên trong kế hoạch 5 năm lần thứ 13 ở Trung Quốc. Quá trình xây dựng bắt đầu vào tháng 6/2019 và dự kiến kéo dài trong hơn 6 năm. Tính đến nay, các kỹ sư đã hoàn thành máy gia tốc và 14 đường dẫn đầu tiên. HEPS sẽ hỗ trợ Cơ sở bức xạ synchrotron Thượng Hải (SSRF), một trong những nguồn sáng thế hệ thứ ba hàng đầu ở Trung Quốc.
An Khang (Theo MSN)
