「台灣光子源」成為世界光年的國際焦點

作者 | 發布日期 2015 年 05 月 21 日 16:10 | 分類 市場動態 , 自然科學 follow us in feedly

國家同步輻射研究中心耗時 5 年興建的「台灣光子源」(Taiwan Photon Source,TPS)於今年 1 月 25 日舉行落成典禮之後,吸引許多國際媒體大幅報導,頂尖期刊「科學」(Science)率先報導了台灣光子源嶄露耀眼光芒;之後,「自然」期刊(Nature)集團發行的「自然光子學」(Nature Photonics)以及「物理世界」期刊(Physics World),也報導了台灣光子源的出光新聞,讓台灣光子源在 2015 年聯合國教科文組織發起的「世界光年」活動中,發光發熱並成為國際新焦點。




此外,歐洲核子研究組織(European Organization for Nuclear Research,CERN)出版的國際雜誌「CERN 科學通訊」(CERN Courier),以及「亞太物理學會聯合會刊」(Association of Asia Pacific Physical Societies,AAPPS),更均以台灣光子源空照圖作為封面報導,顯示全球科技界對於台灣光子源的重視。

 

前瞻光子源,世界新亮點

「科學」期刊在台灣光子源舉行落成典禮的 5 天後,即在 News 版面以顯著照片介紹台灣光子源,該報導指出,台灣光子源將成為世界最亮的 X 光源,並將在生物、奈米科技與材料科學等重要領域,開創嶄新的研究與應用。

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▲「科學」期刊

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▲「自然光子學」期刊

「自然光子學」期刊是在光學領域中,影響係數(Impact Factor)排名世界第一的期刊,內容涵蓋光的基本性質、光與物質相互作用,光子探測、傳輸、操控,以及光電轉換的研究與應用等。在其五月號的編輯專文中指出,台灣光子源的前瞻設計、建造組裝技術與未來應用發展潛力,將吸引全球科學家趨之若鶩前往台灣,運用台灣光子源世界級的優質光束線和實驗設施,來進行各類尖端實驗。近年來,全世界先進國家前仆後繼、爭相發展最先進的同步加速器光源,已經成為高科技發展的重要指標,台灣光子源的成功興建,讓台灣的高科技實力與台灣光子源成為世界的亮點。

該報導特別指出,台灣光子源由國人自行設計建造,為了造就超高品質的光源,必須達到極低的束散度,因此台灣光子源團隊必須精確的將所有磁鐵定位安裝,並且在有限的土地與經費下,將台灣光子源的周長,盡可能的建造到最大,以達到最強的同步加速器光亮度,進行過去不可能的尖端實驗。這些也都顯示出台灣光子源團隊卓越的科技工程實力,以及整合、應變之能力,成功跨越所有軟硬體的極限,達到世界頂尖的加速器光源水準。

 

團隊披荊斬棘,創造科研奇蹟

歐洲核子研究組織為世界上最大型的粒子物理研究中心,來自全球 80 個國家、6,500 位科學家和工程師在此進行各類研究,電影「天使與魔鬼」就是以歐洲核子研究組織為主軸,展開一段宗教與科學的冒險之旅。英國物理學家彼得.希格斯(Peter Higgs)以及比利時物理學家法蘭西斯.恩勒特(Francois Englert),在多年前曾推論「上帝粒子-希格斯玻色子」(Higgs Boson)的存在,後來也是靠歐洲核子研究組織的「大強子對撞機」(LHC)證實了上帝粒子的存在,並讓兩位學者於 2013 年獲得諾貝爾物理學獎。此外,現代文明不可或缺的網際網路、雲端以及大數據概念,也都是從歐洲核子研究組織的研發所延伸出來的科技,驗證了基礎科學的研究能夠深遠的影響人類文明進展的軌跡。

「CERN 科學通訊」在全世界有超過 75,000 個讀者,為加速器科技界最知名的國際期刊。四月號的「CERN 科學通訊」完整報導台灣光子源披荊斬棘的開創過程。目前台灣光子源團隊馬不停蹄的進行加速器調機與參數優化,儲存電流已提高至 100mA,預計在今年完成安裝超導共振腔及多組插件磁鐵後,將可能達到 500mA 的設計值,並在國際光年成為世界最亮的光源,讓科學家可以看到以前看不到東西,量到以前量不到的數據。

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然而,台灣光子源興建過程,並不是一帆風順。「CERN 科學通訊」報導指出,2008 年金融海嘯伴隨原物料價格飆漲,加速器零組件經費短缺;隔年在開挖土方時,發現地基上有百米長的軟弱土層,可能影響建築物的穩固性;後來加速器的興建、安裝、測試過程中,也遭遇到各式各樣的困難。但是,台灣光子源團隊皆能夠持續不斷的努力,以優異的工程技術及應變處理能力來克服萬難,邁向世界最先進同步加速器光源的目標。

「CERN 科學通訊」特別提到,為了成就低束散度、高亮度的優異光源性能,必須把電子加速到光速之後,讓電子維持 10 小時的生命週期,繞行 100 億公里距離—這相當於太陽系的直徑(以台灣光子源儲存環周長 518 公尺而言,電子每秒必須繞行 57 萬多圈)。在這麼長的繞行距離之下,電子運行路徑的橫向偏移必須控制在 0.5 微米以下(約頭髮直徑的 150 分之 1),難度相當大,著實考驗台灣光子源團隊的功力,但最後團隊一一克服了這些困難,才完成這項艱鉅的工作。

 

前瞻性的應用潛力

「亞太物理學會聯合會刊」四月號,則報導未來台灣光子源光束線與實驗站的興建,以及對生物醫學、半導體、能源應用的發展。

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當台灣光子源試車團隊正在進行光源參數優化的同時,另一批團隊正在建造周邊實驗設施。「亞太物理學會聯合會刊」報導指出,台灣光子源未來預計有 25 條光束線,目前正在建造第一期的 7 條光束線及其實驗站,明年可以開始提供研究人員進行各類尖端科學實驗,研究領域包括物理、化學、生醫科技、半導體科技、能源、材料與環境科學等,其中一條光束線將從事蛋白質微結晶學實驗,進行疾病醫學與藥物研發,可望發展高度專一性、低副作用且藥效持久的藥物,可以為癌症治療提供關鍵性的助力。相信透過台灣光子源-我國最大的跨領域研究平台,將孕育更多的科技奇蹟。

透過這些重量級國際媒體的報導,可讓全世界更多人認識台灣光子源,並了解到台灣對人類科技發展的貢獻。台灣光子源的成就,不但提升了台灣的國際學術地位以及國際能見度,未來也能對醫藥、能源、奈米科技等發展,開創重要的貢獻,實際增進我們的生活福祉。 

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