如果从北京怀柔科学城上方俯瞰，可以发现一组形似放大镜的建筑静卧于雁栖湖畔。这就是我国首台高能同步辐射光源(HEPS)，也是全球设计亮度最高的第四代同步辐射光源。
近日，跟随2026年“活力中国调研行”团队，《金融时报》记者走进北京怀柔这片全国密度最高的大科学装置集群，近距离感受顶尖科研设施的硬核实力，见证一束束极致光束、一次次极端实验，如何打破科研边界、赋能产业升级，点亮中国科技创新的星河。
走进HEPS实验大厅，没有喧嚣的机械轰鸣，却藏着颠覆工业检测的科技力量。中国科学院高能物理研究所(以下简称“高能所”)特聘青年研究员、HEPS线站科学家张星星告诉《金融时报》记者，这里刚刚完成了一对累计服役80余万公里的全尺寸自主化高铁（885562）车轮踏面轮轨接触区的无损精密“体检”。
“高铁（885562）车轮的残余应力，既影响车轮的结构设计，又贯穿车轮服役的全生命周期（883436）。传统方法是靠逐层切割的方法。车轮切完后，我们会获得车轮的残余应力分布。但是因为这是一种破坏性的手段，车轮在服役过程中的应力变化情况我们无法跟踪测试。所以，我们一直希望有一种无损的手段，既能测量这种大构件比较深部的变化，又能持续跟踪服役过程残余应力变化情况。”HEPS用户，也是中国钢研科技集团王海舟院士团队成员、钢研纳克（300797）检测技术股份有限公司研究院副院长杨丽霞表示，这对于高铁（885562）车轮的服役寿命精准评价至关重要。
而如今，科研团队仅用5天就完成了车轮800余个点位的数据采集，单点检测仅需10秒。这也是国内首次实现高铁（885562）车轮服役前后踏面关键区域残余应力的无损、精准、快速表征检测。
这正是运用HEPS达成的。高能所副所长、HEPS常务副总指挥董宇辉将HEPS形容为一台“超级X光机”，“简单来说，HEPS通过多级加速器将电子加速至接近光速，高能电子在磁场中偏转产生同步辐射，输出亮度达太阳万亿倍的高能X射线，以此可以穿透厚重金属，看清材料原子级的微观结构与深层缺陷。”董宇辉进一步解释说。
不止于此，HEPS还可以为航空航天、能源（850101）环境、生物医药等前沿科学和工程应用等领域提供高品质的X光。自2025年12月启动试运行以来，这台“国之重器”始终保持满负荷运转，14个开放用户线站24小时换人不停机，成为全球科研界的“抢手资源”。截至今年4月底，HEPS已累计提供7632.5小时机时，支撑107家单位的295个科研课题，用户覆盖海内外顶尖高校，也吸纳了比亚迪（002594）、宁德时代（300750）、中航发等行业龙头企业用户。今年3月首期线站开启正式运行课题征集后，短短一个月便收到1740份申请，稀缺的科研资源将全面面向国家重大需求、产业核心难题开放。
在怀柔科学城，能突破科技边界的不止HEPS。如果说高能同步辐射光源是“看透微观世界的超级显微镜”，负责精准观测材料的内部结构与动态变化，那么综合极端条件实验装置就是一台“重塑物质极限的超能试验机”，专门探索常规环境下无法窥见的物质新物态、新规律。
这套国际顶尖的实验装置，整合了极低温、超高压、强磁场、超快光场四大核心极端条件，搭建起覆盖材料制备、物性表征、量子调控、超快动力学测试的全链条一站式科研平台，打破了我国极端条件物质科学研究的设备瓶颈。
该装置采用“北京+吉林”两地布局，北京三大实验平台主攻前沿物性研究、量子调控与超快过程研究，吉林高温高压平台深耕新材料制备，协同实现多维度极端科研能力。目前，装置可稳定实现小于1mK的极低温、大于300GPa的超高压、达到35.6T的稳态强磁场与59阿秒的超快光场等极端条件，特别是自主研发的35.6T全超导磁体成功刷新世界纪录。自2023年3月全面试运行、20个实验站全域对外开放以来，装置24小时不间断运行，累计提供超35万小时科研机时，支撑产出多篇《自然》《科学》级顶尖成果，在镍基高温超导、量子拓扑物态、高压发光材料等领域接连取得世界级突破。
硬核的科研实力，彻底改写了我国极端物理研究的国际格局。曾几何时，国内科研团队开展强磁场、极低温实验，只能远赴欧美实验室排队申请机时，实验周期（883436）长、受限多。自综合极端条件实验装置开放共享以来，剑桥大学、德国马普所、法国国家科研中心等全球顶尖科研团队主动对接、竞争申请实验机时开展前沿攻关，形成海外科研资源“反向涌入”的全新格局，该装置也被《自然》杂志专题称作“中国顶尖物理实验平台”。
作为全国大科学设施密度最高的科创集群，怀柔科学城目前已建和在建的设施达到37个，包含6个国家重大科技基础设施、17个科教基础设施和14个交叉研究平台。其中，29个设施已投入科研运行，17个面向全球开放共享，累计开放机时超177万小时、8.3亿CPU核时，为千余家国内外科研主体提供硬核支撑。
从助力高铁（885562）升级，到赋能新能源（850101）产业突破瓶颈，从抢占基础科学前沿高地，到汇聚全球顶尖科创资源，北京怀柔的“国之重器”早已走出实验室的象牙塔。据北京市科委中关村管委会相关负责人介绍，“十五五”时期，怀柔科学城将全面从“大基建”转向“大科研”，从资源投入转向成果产出，持续深化设施开放共享，强化产业赋能效能，推动更多核心技术突破和标志性产品落地。
