每天，在世界各地的數十個(ge) 同步加速器中，電子被束縛在儲(chu) 存環周圍，以促使其發射X射線，用於(yu) 材料成像、識別化學反應產(chan) 品和確定晶體(ti) 結構等。

　　但是，光子科學家不想僅(jin) 停留在老式的儲(chu) 存環階段。10多年來，他們(men) 一直夢想“終極的”儲(chu) 存環—使用專(zhuan) 門的磁鐵來產(chan) 生X射線。

　　目前，美國伊利諾伊州阿貢國家實驗室先進光子源（APS）的研究人員正在采取措施研發這項技術。在這個(ge) 過程中，他們(men) 希望能在該領域的研發中搶得先機，超越幾個(ge) 國際設備已經獲得的成就。

　　在瑞典，終極儲(chu) 存環技術由MAX IV首創。MAX IV位於(yu) 隆德市，是一個(ge) 圓周為(wei) 528米的同步加速器。2006年，通過更緊密地聚焦電子束，科學家首次尋求增加同步加速器X射線的強度和亮度。該設計依賴由7個(ge) 磁鐵組成的裝置，被稱為(wei) 多彎曲消色差透鏡，能夠被放置在儲(chu) 存環周圍20處地點以推動電子束的活動路徑，直到電子束能基本上整齊地排列。該機器的主管Mikael Eriksson回憶道，很少有人相信該設備具有如此大的威力。

　　8月29日，在網上發布的一份報告中，阿貢實驗室研究人員描述了他們(men) 期望如何升級配有多彎曲消色差透鏡的圓周為(wei) 1.1千米的APS。APS主管Brian Stephenson說：“一項具有革命性的新技術已經出現。”

　　目前的儲(chu) 存環至多隻有雙彎曲消色差透鏡—包含兩(liang) 個(ge) 而非七個(ge) 磁體(ti) 。物理學家曾設想，磁體(ti) 越多，電子束會(hui) 越不穩定，因為(wei) 電子束被彎曲得過於(yu) 厲害且受到過多波動。但是，MAX IV的工作顯示，非常緊湊的磁鐵能使彎曲的路徑縮短，以阻止波動的發生。

　　APS受到了美國能源部（DOE）的資助。DOE表示，將會(hui) 繼續支持該計劃。7月，DOE顧問委員會(hui) 的一位成員建議，與(yu) 其他國家大力推進終極儲(chu) 存環的研究相比，美國的實驗室處於(yu) 落後的位置。該顧問委員會(hui) 還建議，研發下一代X射線激光器，用於(yu) 記錄化學反應中的分子變化。但是，這樣的X射線激光器有一些限製：它強烈的光脈衝(chong) 峰值將破壞精細的材料。相比之下，終極儲(chu) 存環能夠提供更加平和的光脈衝(chong) 峰值。

　　研究人員表示，通過繪製變化的化學過程，這些儲(chu) 存環能徹底改變X射線成像。目前的X射線源還不夠明亮，無法追蹤納米和納秒分辨率物質的變化，因為(wei) 電子束中沒有足夠多相互協調的光子。終極儲(chu) 存環將改變這一限製。威斯康星大學麥迪遜分校材料科學家Paul Evans說：“我們(men) 將迎來一個(ge) 全新的局麵。”例如，儲(chu) 存環能被用於(yu) 研究電池內(nei) 部的物質接口處發生了哪些化學上和電力上的變化。

　　APS正在尋求進一步升級先前已被認可的終極儲(chu) 存環技術。成本計算正在進行中，Stephenson希望在不過多增加成本的前提下（目前的預算是3.91億(yi) 美元），將多彎曲消色差透鏡囊括其中。MAX IV正在實施的技術隻耗費了3.4億(yi) 瑞典克朗（5200萬(wan) 美元），但是這個(ge) 儲(chu) 存環更小，且這一數額並不包括日常開支費用。

　　升級後，APS將超越MAX IV，接近最集中光束的理論極限。瑞典的同步加速器包括20個(ge) 多彎曲消色差透鏡，而升級APS需要約40個(ge) 多彎曲消色差透鏡。2012年，美國加州門洛帕克市SLAC國家加速器實驗室的物理學家表示，在不從(cong) 根本上破壞電子束的情況下，圍繞更大儲(chu) 存環的多彎曲消色差透鏡的數量可以更多。SLAC束流物理學的領頭人Yunhai Cai說：“關(guan) 鍵在於(yu) 使彎曲更加平和。”與(yu) APS類似，法國格勒諾布爾市歐洲同步輻射實驗室（ESRF）也選擇了升級多彎曲消色差透鏡。去年10月，一個(ge) 工作小組得出結論，這項技術是負擔得起的。ESRF總幹事Francesco Sette說，加速器物理學家的工作顯示，多彎曲消色差透鏡能和機器現有的噴射裝置（每天幾次向主環提供額外的電子）配合工作—他曾認為(wei) 需要一個(ge) 新的噴射裝置。Sette說：“我們(men) 現在正在全力開展這一工作。”

　　巴西和日本的儲(chu) 存環也將對多彎曲消色差透鏡升級，預計2015年完工的MAX IV很快將麵臨(lin) 競爭(zheng) 。

　　一些人認為(wei) ，粒子物理隧道能最終被改變為(wei) 多彎曲消色差透鏡的光源。SLAC有一個(ge) 閑置的圓周為(wei) 2.2千米的隧道，它最初放置了一個(ge) 粒子加速器用來比較物質和反物質的衰變速率。一個(ge) 現已被關(guan) 閉的粒子加速器（位於(yu) 伊利諾伊州巴達維亞(ya) 附近的費米國家加速器實驗室）占用的圓周為(wei) 6.3千米的隧道，是另一處可供選擇的地點。Eriksson說，考慮到科學預算的因素，建造這種規格的終極儲(chu) 存環對於(yu) 瑞典來說並不現實。

　　Eriksson知道，瑞典走在這一領域前列的時間不會(hui) 太久，看到其他國家正在采用他和同事滿腔熱情首創的技術，Eriksson懷著矛盾的心情。他說：“我們(men) 既高興(xing) ，又感到一些遺憾。”