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超级显微镜:中国散裂中子源

如果将组成物质的原子比作一张大网,我们对这张网一下子抛出许多“弹珠”,有的“弹珠”会穿过大网,有的则会和网中的点、线发生碰撞,飞向不同方向。

聪明的科学家们记录下所有“弹珠”的轨迹,通过计算,就能倒推出网的结构,看清这些原子组成的分子。这个能发射中子“弹珠”的“超级显微镜”,就叫散裂中子源。

在广东东莞市大朗镇拍摄的中国散裂中子源主装置区。记者陈晔华摄

2018年8月,由国家发改委立项支持、中国科学院与广东省共同建设的中国散裂中子源正式“开门迎客”。继英、美、日之后,中国成为世界上第四个拥有这一大科学“神器”的国家。咱们的科学家再也无须舟车劳顿、争分夺秒,跑到国外排队申请做实验了。

中学物理课本上讲过,所有物质都由分子和原子组成,而原子内部有原子核,核中又包含了中子。中子这个小东西不带电,穿透力也强,如果将一束足够多的中子射向一种材料,就能在不伤害其实体的前提下,“探测”到材料的微观结构和内部运动规律,可谓最强科研透视眼。

正因如此,大量制造中子的“工厂”――散裂中子源应运而生。别看中子小到难以想象,散裂中子源却是个由各种高、精、尖设备组成的庞然大物,考验的是综合国力。

位于广东省东莞市大朗镇的中国散裂中子源(无人机拍摄)。记者 刘大伟 摄

要知道,它深藏在东莞大朗镇13米到18米的地下,历时6年半建成的一期工程,占地足有40个足球场大,光安装加速器的隧道就有600多米长。

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这么大投入,值得吗?

当然值得!中国散裂中子源工程总指挥陈和生院士介绍,作为科学家梦寐以求的研究平台,散裂中子源担当的是粤港澳大湾区综合性国家科学中心的核心装置重托,用途广着呢。材料学、新能源、医疗制药、关键电子器件的突破全都用得着它――

给航空发动机和高铁轮轨的部件做“体检”,检测它们的安全性;模拟深海环境,摸清可燃冰在压力释放过程中的内部变化,帮忙找到合适的开采条件;观察离子电池充放电几百次后的变化,以研发出容量更大、充电更快、更安全的电池……

开放3年来,这个“大家伙”已服务中外科学家团队完成课题超过600项。2020年,依托这里,香港大学研发的超级钢惊艳世界,我国首台自主研发的加速器硼中子俘获治疗实验装置也“孵化”成功,将为癌症治疗带来技术性革新。

在广东东莞市大朗镇参观拍摄中国散裂中子源快循环同步加速器。 记者陈晔华摄

就在上个月,又一个捕捉中子轨迹的利器――多物理谱仪在这里向全球开放

中国散裂中子源将给世界更多惊喜。

(本报记者 杨舒)

来源:《光明日报》(2021年11月25日 01版)

图片:新华网

责编:张永群

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