國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“先進(jìn)阿秒激光”正式在廣東東莞開工建設(shè)。是不是光聽名字就覺得不明覺厲？“阿秒”這個(gè)詞，瞬間把我們帶入了一個(gè)極其微觀、超快的世界。1 阿秒等于10的負(fù)18 次方秒，也就是一百億億分之一秒，在這轉(zhuǎn)瞬即逝的剎那，光僅僅能前行約 0.3 納米，這可是目前人類能夠掌控的最快時(shí)間尺度。它的開工，無疑是在科技領(lǐng)域投下了一顆震撼彈，即將為我們揭開微觀世界的神秘面紗，開啟超多全新可能，是不是已經(jīng)迫不及待想深入了解啦？

先進(jìn)阿秒激光設(shè)施由國家科學(xué)院承擔(dān)建設(shè)，布局10條束線和22個(gè)應(yīng)用終端，共占地140畝。此次開工建設(shè)的6條束線由中國科學(xué)院物理研究所負(fù)責(zé)，另外4條束線將在陜西西安建設(shè)，由中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所負(fù)責(zé)。該設(shè)施將具備阿秒級時(shí)間分辨能力和高度時(shí)空相干性，阿秒激光的超短脈寬和高空間分辨率等特性，可用于探索高速光電器件、超導(dǎo)材料、光伏發(fā)電、光合作用等過程中的深層次超快動力學(xué)過程。它將為物理、化學(xué)、材料、信息、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科前沿基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供有力支撐，有望在基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域催生新突破。建成后，先進(jìn)阿秒激光設(shè)施將成為亞洲首個(gè)、世界第二個(gè)阿秒激光大科學(xué)裝置，有望成為探索微觀世界的重要里程碑。

阿秒究竟為何物？

聊到阿秒激光，咱得先搞清楚啥是 “阿秒”。阿秒是時(shí)間單位，1 阿秒等于 10 的負(fù) 18 次方秒，這啥概念呢？1 秒鐘，光都能跑 30 萬千米，繞地球赤道 7 圈半了，可在 1 阿秒里，光就只能挪動差不多 0.3 納米，也就相當(dāng)于原子的個(gè)頭大小。生活里，咱們眨個(gè)眼大概 0.3 秒，這期間光跑了 9 萬千米，對比之下，阿秒簡直短得不可思議，它可是目前人類能掌控的最快時(shí)間尺度，之前科學(xué)家們想達(dá)到這個(gè)精度，那比登天還難！

阿秒激光如何捕捉電子運(yùn)動？

那阿秒激光又是咋捕捉電子運(yùn)動的呢？這就得講講它的原理，阿秒激光靠的是高次諧波生成技術(shù)。簡單來說，科學(xué)家把一束超強(qiáng)的飛秒激光脈沖聚焦到氣體靶材料上，這超強(qiáng)激光場一作用，氣體原子的電子就被硬生生拽離原子核，變成自由電子了；接著激光場振蕩，電子又像被拉著風(fēng)箏線一樣，跑回來跟原子核重新結(jié)合，這一結(jié)合不得了，會釋放出額外能量，以高次諧波形式發(fā)射高能光子，最后把這些高次諧波濾波、聚焦，必要時(shí)再壓縮下脈沖，阿秒級超短脈沖就誕生啦！這就相當(dāng)于給微觀世界裝了個(gè)超高速攝像機(jī)，以往咱看電子運(yùn)動，就跟霧里看花，現(xiàn)在阿秒激光一照，電子在原子里咋跑、咋相互作用，全都一清二楚，幫科學(xué)家突破了觀測微觀世界的大難題。
探尋物質(zhì)世界的本質(zhì)

在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，阿秒激光那可是 “神通廣大”。先看物理學(xué)，超導(dǎo)現(xiàn)象一直像個(gè)神秘的 “寶藏”，大家都知道電子的超快運(yùn)動對超導(dǎo)起著關(guān)鍵作用，可之前一直沒辦法直接看清電子咋配對、咋相互作用?，F(xiàn)在有了阿秒激光，科學(xué)家就像拿到了一把神奇的鑰匙，能夠?qū)崟r(shí)觀測電子的配對過程，精準(zhǔn)測量電子之間相互作用的時(shí)間尺度。這對揭示超導(dǎo)機(jī)制、探索高溫超導(dǎo)材料意義非凡??！要是超導(dǎo)技術(shù)突破了，無損輸電、超強(qiáng)磁場這些變革性應(yīng)用就能走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，咱們用電更高效，醫(yī)療設(shè)備、交通設(shè)施里的超導(dǎo)部件性能也會大幅提升，開啟全新的科技篇章。

在疾病診斷上，阿秒激光更是能 “大顯身手”。早期病變往往伴隨著生物分子的細(xì)微變化，傳統(tǒng)檢測手段這時(shí)候就 “力不從心” 了，難以及時(shí)察覺。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，阿秒激光更是 “潛力無限”。生物分子的功能實(shí)現(xiàn)，像蛋白質(zhì)的催化活性、核酸的信息傳遞，都和電子運(yùn)動緊密相連。化學(xué)領(lǐng)域?qū)Π⒚爰す庖彩?“愛不釋手”?；瘜W(xué)反應(yīng)本質(zhì)上就是原子間電子的重新分布，化學(xué)鍵斷裂、形成的過程，發(fā)生時(shí)間往往在阿秒量級。

半導(dǎo)體與通訊：芯片制造、5G 發(fā)展的助推器

半導(dǎo)體與通訊領(lǐng)域，阿秒激光更是 “大顯神通”。芯片制程不斷縮小，對電子行為精準(zhǔn)把控的要求越來越高，這可是難倒了一眾工程師。阿秒激光此時(shí)閃亮登場，它能夠精確探測電子在半導(dǎo)體材料中的輸運(yùn)動態(tài)，幫助工程師清晰理解電子散射、隧穿等過程。就好比給芯片設(shè)計(jì)師配上了 “透視眼”，讓他們能看穿芯片內(nèi)部電子的 “小動作”，進(jìn)而優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)，突破現(xiàn)有制程瓶頸，研發(fā)出性能更卓越、功耗更低的下一代芯片，推動電子產(chǎn)品如智能手機(jī)、電腦等向更高性能、更輕薄方向邁進(jìn)。在超高通量通訊方面，信息傳輸速率的飆升需要在極短時(shí)間內(nèi)處理海量數(shù)據(jù)。

阿秒解鎖微觀世界

先進(jìn)阿秒激光設(shè)施開工建設(shè)，無疑是為中國乃至全球科技發(fā)展注入了一劑 “強(qiáng)心針”。它像是一把神奇的鑰匙，解鎖了微觀世界的重重奧秘；從基礎(chǔ)研究里對物質(zhì)本質(zhì)的深挖，到生物醫(yī)學(xué)中為人類健康的護(hù)航，再到產(chǎn)業(yè)技術(shù)上給高科技產(chǎn)業(yè)的賦能，阿秒激光展現(xiàn)出了無與倫比的魅力與潛力。咱們翹首以盼它建成的那一天，相信屆時(shí)必將在科學(xué)界掀起驚濤駭浪，催生一系列改寫人類發(fā)展進(jìn)程的重大突破，讓中國穩(wěn)穩(wěn)站在世界科技前沿，為人類文明進(jìn)步作出不可磨滅的卓越貢獻(xiàn)！