超强超短激光装置打造的质子刀，应该也能达到杀灭肿瘤细胞的效果，并有望大幅降低治疗成本。
要打好第一枪!这几天，中科院上海光学精密机械研究所的沈百飞团队放弃高温假，在上海超强超短激光实验装置试用5拍瓦级(1拍瓦=1千万亿瓦)激光脉冲，这是科研团队首次用这么大功率的激光进行实验。为此，他们日夜奋战，力争下周让这个装置加速产生高能质子束，并打在肿瘤细胞切片等样品上。
与此同时，上海超强超短激光实验装置大楼内，还忙碌着其他许多科研人员。他们在安装调试设备，确保今年底实现10拍瓦激光脉冲输出，成为世界第一。
建设张江综合性国家科学中心，是上海建设具有全球影响力的科技创新中心的核心任务。在这块科研高地上，超强超短激光、上海光源、软X射线自由电子激光等多个装置正在建设或运行，全球最大的光子领域大科学设施群已雄姿初现，集中度和显示度不断提升。
激光质子刀有望治疗癌症
超强超短激光是人类已知的最亮光源，相当于把地球接收到的太阳总辐射聚焦到头发丝粗细的尺度。所谓超强，是激光脉冲峰值功率达到拍瓦级;所谓超短，是脉冲宽度达到数十飞秒级(1飞秒=1千万亿分之一秒)。能量如此之高的激光，能在实验室里创造出类似于恒星内部、黑洞边缘的极端条件，在许多科技领域有重要价值。
正因为此，欧盟的极端光结构超高场设施(ELI)计划已启动，在东欧三国建造3个10拍瓦级激光装置。去年8月，中科院上海光机所研制的上海超强超短激光实验装置，在国际上率先实现了5拍瓦激光脉冲输出。
这一世界最亮光源，到底有多强悍?沈百飞研究员领导的课题组成为了尝鲜者。从上周起，他们开始为首次实验做现场准备，计划利用5拍瓦激光装置，在飞秒至皮秒(1皮秒=1万亿分之一秒)时间内将质子束加速到几十MeV(兆电子伏特)，并打到实验样品上。质子比电子重1837倍，用激光加速质子，就需要大马力推动，5拍瓦激光才能做到。沈百飞解释说。当然，传统粒子加速器也能加速质子等微观粒子，但通常要建公里级隧道，成本很高。超强超短激光装置的造价则低得多，它产生的质子束、伽马射线等各种高能射线束，其参数可以与粒子加速器的束线形成互补。
即将被质子束射击的实验样品中，肿瘤细胞切片与百姓健康息息相关。目前，质子、重离子治疗癌症取得了很好的临床效果，但由于要建粒子加速器，成本颇高。超强超短激光装置打造的质子刀，应该也能达到杀灭肿瘤细胞的效果，并有望大幅降低治疗成本，这对老百姓来说无疑是巨大的福音。希望我们打的第一枪，今后会催生激光质子刀。沈百飞说。
高能X光看清发动机部件结构
与超强超短激光实验装置一样，上海光源二期工程、与之毗邻的软X射线自由电子激光试验装置和用户装置建造工程，也在酷暑中进行。现在，鹦鹉螺这片区域可是大变样了。中科院上海应用物理研究所所长、上海光源中心主任赵振堂笑着说。
作为最早建成的张江大科学装置，上海光源已累计为16000名用户提供实验机时和相应服务，在支撑我国基础科学研究、关键技术研发、卫生事件应对等方面发挥了积极作用。仅从论文这一指标看，上海光源用户在《科学》《自然》《细胞》三大国际顶级期刊上发表论文近70篇，在其他高端学术期刊上发表论文约900篇。
上海光源二期建成后，我们就可以研究发动机喷油嘴里的燃油流动机理，预计能为汽车发动机节省能耗10%。同济大学汽车学院教授吴志军充满期待。据介绍，发动机燃油喷嘴的内部结构和机理决定了其性能。过去，技术研发人员通常凭经验优化其结构;而今，借助上海光源发出的高能X射线，他们能把金属部件的微米级结构看得一清二楚，从而设计出最优结构。
作为上海光源首批用户之一，吴志军团队经过多年研究，发明了一系列可控喷雾技术，已申请10余件专利。他们在与上汽、一汽等企业合作，推进科技成果产业化，还将这些技术应用于航空发动机。令吴志军欣喜的是，他提议建造的快速X光成像线站获得批准，成为上海光源二期16条光束线之一。2019年建成开放后，它发出的X射线不但亮度比一期线站更高，而且在时间分辨率上能做到百皮秒级瞬间冻结，让科研人员得以研究喷油嘴里的燃油流动机理。
新一代大科学装置能探知真空
酷热的8月，不但多项大科学装置工程在张江热火朝天地进行，新一代大科学装置的前期研究工作也在紧锣密鼓地展开。一名科学家凌晨4时多还在回复记者短信，说他要参加这个项目的专家评审会。据透露，新一代大科学装置建成后，发出的激光****************具纳米级高空间分辨率、飞秒级高时间分辨率、高能量与动量分辨率，对材料、能源、环境、物理与化学、生命及医药等领域的研究具有强大支撑能力。
我们有一个雄心：未来，在世界上率先实现100拍瓦激光脉冲输出，把它与新一代大科学装置结合，建一条极端光物理线站。沈百飞透露。这条线站有多极端呢?它能够把似乎空空如也的真空极化，变成一种介质，有朝一日为人类所用。理论物理学家预言，强场中的真空具有量子电动力学(QED)效应。迄今为止，还没有一个实验能验证这一预言。极端光物理线站建成后，科学家就能检验强场真空QED理论的真伪，探知真空的本质。
在美国国家实验室，流传着一句话：我们的科学家是在耀眼的阳光下工作，其他许多国家的科学家则是在微弱的月光下工作。光的强度，对前沿科技探索确实是太重要了。如今，张江综合性国家科学中心的大科学设施群也发出了一道道耀眼的阳光，而且将变得更为耀眼。它们正在汇集培育国际一流研发团队，为前沿科技和经济社会重大需求问题提供长期、关键的支撑，让创新成果不断涌现。
