图片来源：隆德大学Perry Nordeng

瑞典的MAX-IV实验室将拥有世界上前两个“第四代”光源。

电子已经开始在瑞典隆德的同步加速器循环，研究人员希望这标志着X射线科学新时代的开始。

同步加速器是可以产生X射线的粒子加速器，用于从结构生物学到材料科学的研究。下一代技术有望降低世界各地X射线光源的成本，同时提高它们的性能，使之前不能做的实验成为可能。

项目主任Christoph Quitmann告诉《自然》杂志，在当地时间8月25日晚10点，第一束电子开始在长为528米的三十亿电子伏(GeV)设备循环，该设备位于隆德MAX IV设备中。MAX IV是世界上第一个“第四代”同步加速器。

“这意味着致命的问题在早期并没有发生，”加利福尼亚州门洛帕克斯坦福国家加速器实验室的物理学家Robert Hettel说。“在过去很多环都很难达到这个早期的里程碑。”

“第一束的获得是至关重要的第一步”，在展示第四代技术时，伊利诺斯州阿贡国家实验室的X射线物理学家Chris Jacobsen说。他补充道，MAX IV会“带领整个世界向新的同步光源迈进了一步”。

在同步加速器中，电子束以接近光速的速度在一个环形真空管内循环。强大的“弯曲”磁体控制着围绕环的电子,“聚焦”磁体抵抗它们之间的排斥力将它们集中在一起。然后电子通过这些特殊磁体，并在运动切线方向产生X射线脉冲，这种现象被称为同步辐射。

第四代光源可以挤压电子形成更紧的束，使集中更多光子的X射线脉冲变成更紧密更亮的束。这将使研究人员需要在第三代设备上做几天的实验，在第四代设备上仅仅几分钟就能实现，Jacobsen说。

新一代同步加速器

最终，来源于第四代设备的光束可以让材料科学家观察电池内发生的化学反应，或让结构生物学家了解比目前光源观察到的蛋白质晶体更小的蛋白质结构。

第四代设备的关键创新是采用更窄的真空管使电子在其中流通。对于MAX IV，管道直径为22毫米，是现有典型同步加速器宽的一半。通过使用更紧凑的弯曲和聚焦磁体，使得它可以获得更强和更便宜的磁场，因其尺寸较小，与第三代电力系统相比，可节省十倍电力。

但无法仅通过传统的高负压泵，来使这样的狭窄管保持无空气。MAX IV借用了挨着瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机(LHC)技术，他们循环的是质子而不是电子。大型强子对撞机的技巧，现在被应用于MAX IV上，在管道内表面涂上吸收任何气体分子的特殊合金，吸收偶尔反弹在管内的任何空气分子。

“瑞典应该对他们的创新制造技术感到非常自豪，该技术降低了制造这些设备的成本，”一位资深斯坦福直线加速器建设者物理学家Herman Winick说,。

在接下来的几周内，MAX IV的研究团队必须测试，他们可以使大量电子循环并产生高质量的X射线束，Hettel说。在随后的几个月，他们将在同步加速器周围建立8个实验站，计划在2016年的夏至——6月21日开放。

8月25日启动的同步加速器是两个MAX IV设备中较大的一部；较小的一部第四代设备将产生1.5 GeV电子来制造“更软”，或更低能量的X射线。设备和8个实验站的合并成本将达到45亿瑞典克朗(合5.3亿美元)，Quitmann说，这些由瑞典政府支付。

Quitmann说他的团队昨晚达到“一个重大的里程碑”。但是，他补充说，“我们仍然有很长的路要走。”

新材料在线编译整理——翻译：Grubby     校正：摩天轮