没有加速器和激光的配合，我们无法在这样的体积内把仪器做到这一性能。它可以用来检测我们一些大型的机器内部的缺陷。同时，这一技术引导我们走向第五代光源。

几代光源的历史发展示意

我们上海光源是第三代光源，北京同步辐射是第一代同步辐射光源，合肥同步光源是第二代，现在北京和合肥正在建设第四代光源。基于激光和电子的相互的作用能够提出一个更完美的解决方案，称为第五代光源。这是大家寄予厚望的一个未来发展的方向。

第五代光源跟现在光源相比有很多优势，比如作为激光，它具有很好的相干性的同时又有非常好的稳定性，因为它可以长期把电子储存在环里面，相当于结合了第四代的光源和自由电子激光的优点。 

光源真的很有用

上面提到的是我们新技术能够产生的新的高性能设备，有了这样的设备之后我们就能够实现各种各样的科学目标。自上海光源2009年建成以来，已经有三万多名科学家利用它做出了很多非常重要的科学发现。

最新、最重要的一个例子就是2020年初新冠疫情爆发以后，上海光源得到了全世界第一组COVID-19的结构数据。有了它的蛋白三维结构之后，就可以去进行药物的筛选。研发全新的药物要经历很长的周期，我们可以在已有的药物筛选，将它的分子结构去跟新冠的病毒的主蛋白酶的结构做分析，看看能否找到靶点。

光源给物理学家、化学家、材料科学家、生命科学家、药物学家提供了超级显微镜。光源的建造就是为了向科学目标服务。 

如此强大的激光设备能够创造如此极端的能量条件，让我们有可能去理解一些基本的物理学的问题。  

XFEL与100PW超强超短激光相结合，可提供探索强场QED真空、QED等离子体等重大基础科学问题的条件，将XFEL的科学探索领域向下突破到原子核、真空体系，向上拓展到天体物理与宇宙学。科学发现机会显著增加。

《科学》杂志曾提出一个所谓“125个科学问题”，其中有一个问题就是：激光最强能够有多强？可能我们的观众也想问，我们建了羲和一号、羲和二号，从十个太阳变成一百个太阳，难道以后还要建一千个太阳这样的装置吗？激光的强度有没有极限？答案是：有的。原因就来自量子场论认为真空并不是空的。量子场论的观点认为，真空是一片粒子的海洋，不断有正反粒子对产生和湮灭。这个现象在之前并没有实验去验证过。一个月前（本报告演讲时间为2021年9月）在美国的布鲁克海文实验室，科学家们用重离子加速器把金离子加速到两千亿个电子伏特，然后让两个金核对撞，并且故意让它偏一点使得原子核之间无法撞到。但是金原子核周围有非常强的电磁场。电磁场可以等效为光子云，然后他们使得光子云对撞，结果发现产生了正负电子对。这一实验是利用没有静止质量的光子（能量）产生了有静止质量的物质。其实爱因斯坦的质能方程是预言过这一结果，因为