巴西欲借同步加速器项目领跑拉美科学

里卡多·罗德里格斯说天狼星将会是一个更大更亮的X射线源。照片来源:科学

■段鑫，本报实习生

将近30年前，巴西圣保罗大学的年轻工程师里卡多·罗德里格斯(Ricardo Rodrigues)从零开始帮助建造了一台同步加速器。这对他来说不是一件容易的事。由于资金不稳定和缺乏专业人才，他和他的巴西同事遇到了许多障碍。1997年，在巴西城市坎皮纳斯，这台叫做UVX的机器开始运转。与它的先进性相比，它的手工业更为突出。但是，负责安装UVX的巴西同步加速器光实验室(LNLS)的工程总监罗德里格说，他不会被这个荣誉吓倒:他有第二次机会来制造他梦想中的机器。

下个月初，LNLS科学家将开始建造天狼星，这是一种同步加速器X射线源，其能量和亮度可以与当今世界上同类最佳机器相媲美。布宜诺斯艾利斯大学的化学家、阿根廷国家原子能委员会的成员加洛·索勒-伊利亚说，这个耗资3.3亿美元的项目是巴西在拉丁美洲科学领域领先的最新迹象。2011年在LNLS科学委员会任职的索勒-伊利亚说，尽管该地区的其他国家避免在科学上进行巨额投资，但这些巴西人正在建造天狼星。他称小天狼星为拉丁美洲的“灿烂之星”。

UVX在许多方面都是一个巨大的挑战。它必须凭空创造。罗德里格说:“当我们开始建造UVX的时候，巴西只有五个人使用过同步辐射，我就是其中之一。”20世纪70年代，罗德里格斯在汉堡的德国电子同步加速器研究所工作，同时在英国伦敦大学国王学院攻读博士后学位。由于缺乏资金和科学资源，UVX无法雇佣外国研究人员工作，因此他雇佣的大部分人员都是刚从大学毕业寻找第一份工作的年轻巴西科学家或工程师。他说:“他们必须边工作边学习。”当时，飞涨的通货膨胀使他们无法从海外购买设备，当地工业也缺乏制造磁铁和真空管道等部件的技术。因此，罗德里格斯和他的团队手工制造了这台机器。

他们的努力终于有了回报。来自德国和挪威的科学家使用了拉丁美洲唯一的同步加速器。然而，1500名用户中的大多数来自巴西，他们的主要研究兴趣集中在长期受益于同步加速器的领域，如材料科学、凝聚态物理和结构生物学。巴西国家石油公司和巴西国家石油公司等有影响力的石油公司也依赖UVX进行研发。

虽然UVX的本地用户数量正在增加，但这台14亿电子伏的机器已不能满足当前的科研需求。LNLS导演兼物理学家何塞·罗克说:“这是第二代机器，能量相对较低，发射率高，因此亮度低。”这使得它无法跟上适用于3D纳米成像等领域的第三代机器。因此，许多从UVX开始的巴西科学家选择出国促进他们的研究——UVX希望阻止这种类型的人才从巴西流失。

LNLS意识到UVX帮助整整一代巴西科学家在科学研究道路上前进，但现在他们比UVX走得更远。2009年，实验室希望已经建立了自己的技术公司的罗德里格斯能够回到这里，建造一个更大更好的同步加速器。巴西科学技术部也提供了最大份额的资金；罗克希望从其他机构和公司(如巴西国家石油公司)获得更多支持。

直径165米的天狼星比UVX大5.5倍。它的能量为30亿电子伏特，相当于英国的钻石光源和法国的太阳电池。天狼星在发射率方面比它的对手好。低发射度产生的明亮窄束X射线在纳米结构材料成像中更有用，从石油到细菌再到化石。天狼星将自豪地成为世界上发射率最低的机器之一:0.28纳米弧度。LNLS的技术总监哈里·韦斯特法尔说，对于已经习惯了UVX 100纳米弧度的科学家来说，“感觉就像从旧电视到高清电视，突然间你看到的一切都变得更亮了。”

在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校完成博士后研究后，韦斯特法勒于2001年回到家乡，领导LNLS的理论团队。目前，他正在监督天狼星第一批13条光束线的建设。(最终天狼星将有空间容纳40束光束。他希望他们的尖端实验站能吸引更多的国外巴西科学家回国。来自拉丁美洲各地的科学家也有望涌向这种新设备。

然而，罗德里格斯和他的同事必须第二次展示他们的智慧和勇气。韦斯特法尔说，这种低发射强度的光学机器是目前人类制造水平的极限。天狼星团队必须雇佣大量的科学家来完成2017年首次开放的宏伟目标。美国加州国家加速器实验室主任高志昌预测，LNLS团队将成功迎接挑战。他说:“他们以前已经完成了这样的任务。这一次只是规模更大。”

至于UVX，罗德里格斯不能放弃他的处女作。他说:“尽管小天狼星能更好地完成UVX所做的所有工作，但如果我们能让UVX跑向别处，那就太好了。也许这是将储存环转移到其他希望启动同步加速器科学项目的国家的好方法，我很高兴看到它成为现实。”

《中国科学新闻》(第三版国际，2013年4月29日)