俄罗斯和德国共同挽救世界最大激光装置

目前最耀眼的科学“明星”是大型强子对撞机和希格斯玻色子，它们不断出现在各种报道中。现在一个新的科学“巨星” ——X射线自由电子激光也走上了前台。它们之间有可比性吗？

米哈伊尔·雷乔夫：它们之间有许多共点，但也有根本区别。对撞机的规模更大、造价更高，共花费了约100亿美元。它是一套纯粹的基础科研设备，其任务是发现同宇宙的起源和发展有关的自然界秘密。而XFEL激光设备，一方面它站在当代科学的最前沿；另一方面它又“锁定”国民经济中的某些具体应用，包括医学、药理学、化学、纳米技术、动力学、电子学、新材料研发等。并且这些应用不是放眼于遥远的将来，而是针对现在。一些大型跨国公司不仅对这个激光设备表现出了浓厚兴趣，并且还积极参与其建设就是很好的证明。至于项目造价，一开始的估算是10.82亿欧元，现在又增加了1.5亿。激光装置位于地下6到38米深处，隧道长度约5.8公里。 

这样的大型科研装置是怎样吸引到大公司的？无论如何，它仍然属于非常严肃的基础科学。 

米哈伊尔·雷乔夫：我们经常打这样的比方。比如一场足球比赛，我们能在赛前知道双方阵容，也能知道最后的比分，但却无法看到进球。目前，尽管科学家们知道所有试剂的成份，但却无法看到化学反应是如何进行的。他们能看到的只有反应结果。为什么？我们没有观察原子和分子间相互作用的工具。这个作用的时间是如此之短，短至只有几飞秒。在这几个10^-15秒的时间里，光只能通过30微米的距离。而XFEL激光就能制造这样神奇的短脉冲，并像播放幻灯片一样，一帧一帧地展示“进球瞬间”，揭示原子和分子在化学反应中的变化。很多科学家对此非常感兴趣。因为他们将会获得新的知识，并可以用这些知识去创造二十一世纪的全新技术，发明具有不可思议性能的新材料。此外，激光装置还能在原子水平研究病毒的性质，观察他们如何攻击细胞。药理学家们对这些信息尤其感兴趣。如果掌握了“原子工作室”，那他们就能够更有效地创造新药物。

激光装置还能完成另外一个对诸多领域的科学家们来说非常诱人的任务：在单一X射线脉冲中观察蛋白质的三维结构。这将在生物学、医学和遗传学领域掀起一场革命。世界各地有大量实验室正在从事蛋白组破译工作绝不是偶然的。但正是XFEL有希望带来突破。因此，许多科学家正热切期盼着它的实现。此外，这套激光装置还能窥视宇宙的奥秘，帮助科学家们在星球内部深处才有的极端条件下研究物质。这能让我们更好地了解我们所处的这个世界。

但自由电子激光并非什么新鲜事物。在美国和日本也有。难道他们没能解决您刚才提到的那些问题吗？

米哈伊尔·雷乔夫：起码到目前为止还没有有关类似成果的报道。需要强调的是，目前已有的所有激光装置的最大功率都不超过14千兆电子伏，而XFEL的功率要大很多，达到17千兆电子伏，因此它的亮度要强十亿倍。最重要的是，它的脉冲重复频率也是迄今无法实现的。正是这些特点让它拥有了这么多强大的功能。这些功能要在零下271°C条件下借助超导加速器来实现，在这种加速器中几乎没有电流损失。

不久前发生的危机更是让这套激光装置的意义显露无遗。由于项目造价因各种原因增加，有人建议将设备功率降到14千兆电子伏。这实际上是在重复别人的工作。尽管非常不情愿，但除了德国和俄罗斯之外，几乎所有项目参与国都同意了这个方案。我们两国政府在同样面临严峻经济形势的情况下，毅然决定增加项目拨款，实际上挽救了这个独一无二的项目。德国人追加了1亿欧元的投资，我国追加了5920万。

各国在这个项目中的分摊比例如何？

米哈伊尔·雷乔夫：德国在最初计划中担负一半投资，俄罗斯担负25%。但这个份额现在增加了。也就是说，俄罗斯和德国是这个项目的主要参与国。其它投资由另外十个欧洲国家分担。 

激光装置的建设工作进展如何？

米哈伊尔·雷乔夫：地下工作几乎已经完成。隧道已经建成，接下来将开始安装设备。激光设备计划于2016年投入使用。

来源：《俄罗斯报》

作者：尤里•梅德韦杰夫（Yury Medvedev）