繼第四代同步輻射光源之後，科學家正在挑戰新紀錄。2月25日《自然》雜誌上線的一篇論文中，研究者實驗展示了一種新型粒子加速器光源原理，該原理被稱為(wei) “穩態微聚束”（steady-state microbunching，SSMB）。

基於(yu) SSMB原理，能產(chan) 生高功率、高重頻的相幹光，波長可涵蓋從(cong) 太赫茲(zi) 到極紫外波段。SSMB光源有望為(wei) 光子科學研究提供新機遇。“這篇文章是我們(men) 團隊幾年努力的結晶，也是加速器領域的一個(ge) 重大突破。”論文通訊作者之一、清華大學工程物理係教授唐傳(chuan) 祥告訴《中國科學報》。

相對論性帶電粒子偏轉時會(hui) 輻射出光，最先在電子同步加速器上發現，所以該輻射被稱為(wei) 同步輻射。人們(men) 從(cong) 上世紀40年代開始製造並利用同步輻射光源，服務於(yu) 物理、化學、生命科學、醫學等領域的用戶。數十年間，同步輻射光源不斷升級，中國的“上海光源”即第三代同步輻射光源，與(yu) “上海光源”同處一個(ge) 園區的X 射線自由電子激光試驗裝置則為(wei) 第四代。

SSMB光源則兼具第三代和第四代光源的特點：既能保持高重複頻率，又有類似激光強相幹輻射的特性。論文第一作者、清華大學工程物理係博士生鄧秀傑介紹說：微聚束可以輻射出強相幹光，為(wei) 了實現高重頻、達到高平均功率，微聚束在儲(chu) 存環內(nei) 還要能穩態保持，此即“穩態微聚束”的由來。

SSMB原理驗證實驗示意圖，儲(chu) 存環周長為(wei) 48米。（圖片來源：《自然》）

研究者在該論文中首次驗證了SSMB的工作機理。研究組利用波長1064納米的激光操控儲(chu) 存環中的電子束，使電子束繞環一整圈後形成微聚束，並輻射出高強度的相幹光。

審稿人意見稱，該研究“展示了一種新的方法論”，“必將引起粒子加速器和同步輻射領域的興(xing) 趣”。

SSMB的概念最初由清華大學傑出訪問教授趙午及其博士生提出。本次論文展示的實驗，由唐傳(chuan) 祥與(yu) 趙午發起，清華大學、亥姆霍茲(zi) 柏林材料和能源中心以及德國聯邦物理技術研究院（PTB）合作，在PTB的計量光源上完成。唐傳(chuan) 祥研究組負責理論分析、物理設計及激光係統開發，並與(yu) 合作單位進行實驗。

目前，清華SSMB研究組已向國家發改委提交“穩態微聚束極紫外光源研究裝置”的項目建議書(shu) ，申報“十四五”國家重大科技基礎設施。

相關(guan) 論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03203-0