【走近大國重器】

　　◎本報記者 龍躍梅

　　通 訊 員 張 瑋

　　藍天一碧如洗，雲(yun) 朵舒展飄過。汽車在廣東(dong) 東(dong) 莞鬆山湖科學城穿行，轉過一個(ge) 彎後，眼前豁然開朗，遠處山坡上，“中國散裂中子源”7個(ge) 遒勁有力的大字在陽光下熠熠生輝。

　　11月12日，科技日報記者走進中國散裂中子源的譜儀(yi) 大廳時，這裏正忙著一件大事——由中國科學院高能物理研究所與(yu) 中山大學共建的高能非彈性中子散射譜儀(yi) 揭牌。作為(wei) 中國散裂中子源建設的8台合作譜儀(yi) 之一，這也是國內(nei) 首台中高能非彈性中子散射譜儀(yi) ，填補了我國百兆電子伏以上中高能非彈性中子散射的空白。

　　看著又一個(ge) “首台”誕生，在場的人們(men) 難掩喜悅。

　　中國散裂中子源，為(wei) 洞察微觀世界、探究物質材料微觀結構提供了新的“超級顯微鏡”，讓中國科研人員的笑容更加自信。

　　尋 光

　　——建自己的散裂中子源

　　“當你走進一個(ge) 昏暗的房間，首先要做什麽(me) ？”

　　走在中國散裂中子源的沙盤邊，中國科學院高能物理研究所東(dong) 莞研究部中子科學部副主任張俊榮向記者發問。

　　“開燈？”記者本能地答道。

　　“對。在暗的環境中，必須要有一個(ge) 光源照亮物質，才能看到房間裏的所有布局、所有東(dong) 西。”張俊榮說，散裂中子源也具有這樣的強大功能，通過其發出的“光”，我們(men) 可以看到物質的微觀結構，從(cong) 而了解物質的組成。

　　曾幾何時，隻有英國、美國和日本擁有這種看清物質結構的“超級顯微鏡”——脈衝(chong) 式散裂中子源。這意味著，我國科學家如果要對一些領域開展研究，隻能向國外申請使用設備。

　　“由於(yu) 設備有限，我們(men) 不僅(jin) 要排很久的隊，而且在諸多方麵受製於(yu) 人。”張俊榮說。

　　說話間，記者來到了中國科學院院士、中國散裂中子源工程總指揮陳和生的辦公室。

　　辦公桌、茶幾、沙發，都是最簡單的擺設。一張散裂中子源工程圖，貼在牆上最顯眼的位置。

　　“中國的科學技術，歸根結底要靠中國人，在自己的土地上才能發展起來！”陳和生告訴記者，中國散裂中子源可為(wei) 材料科學技術、物理學、化學化工、生命科學、新能源等基礎研究和應用研究提供先進的科研平台，對解決(jue) 國家重大戰略需求和前沿科學諸多領域的瓶頸問題有著重要意義(yi) 。

　　追 光

　　——讓中子“跑”起來

　　在中國散裂中子源的加速器區域，隻能看到一棟長方形建築和一棟環形建築，相關(guan) 設備都埋藏於(yu) 隧道內(nei) 。

　　中國散裂中子源的裝置包括直線加速器、快循環同步加速器、靶站以及中子散射譜儀(yi) 等。

　　加速器建在13米到18米深的地下，其中直線加速器隧道長240米，快循環同步加速器周長228米，相當於(yu) 半個(ge) 足球場大小。

　　“裝置運行期間，隧道全部封閉，調控也是遠程。”張俊榮介紹說。

　　在肉眼看不到的地下，是微觀粒子的廣闊天地。

　　一個(ge) 離子源產(chan) 生負氫離子，在直線加速器內(nei) 加速到高速運行。此時的速度依然不夠產(chan) 生中子，需要進入快循環同步加速器繼續加速。

　　“在數百米長的環形隧道中，每一圈質子的速度都會(hui) 增加。加速2萬(wan) 圈左右，質子的能量達到16億(yi) 電子伏特，速度達到光速的92%。”張俊榮說，別以為(wei) 加速2萬(wan) 圈需要很長時間，實際上就是“嗖”的一下。

　　如此高速高能的質子，順著隧道來到了下一站——靶站。

　　和埋藏在地下的加速器不同，靶站建在地麵上，與(yu) 中子散射譜儀(yi) 同處一個(ge) 寬闊的大廳。不過，為(wei) 了確保安全，靶站和譜儀(yi) 都用混凝土屏蔽體(ti) 保護了起來。

　　在大廳裏，靶站位於(yu) 中間位置，外表塗裝成藍色，非常顯眼。靶站周圍，延伸出來一條條譜儀(yi) ，每一條譜儀(yi) 都塗上不同的顏色，有不同的作用。

　　在靶站裏麵，高速高能的質子轟擊金屬鎢，就會(hui) 釋放出中子。這些中子通過一條條譜儀(yi) 引出來，到達放置樣品的實驗站。

　　“用中子打到樣品之後，通過對中子和樣品作用散射出來的一些中子進行分析，就能知道物質結構是怎樣的。”張俊榮說。

　　試想，麵前有一張看不見的網，人們(men) 不斷扔出玻璃彈珠。有的彈珠穿網而過，有的彈珠打在網上再彈向不同角度。如果彈珠發得足夠多且強，就能通過彈珠的軌跡反向推測出網的形狀。

　　目前，中國散裂中子源運行已十分順利。這背後，是10多年的籌備和6年半的建設——2018年中國散裂中子源正式投入運行，使我國成為(wei) 世界上第4個(ge) 擁有脈衝(chong) 式散裂中子源的國家。

　　發 光

　　——創造出一批源頭創新成果

　　譜儀(yi) 大廳，是中國散裂中子源科研人員以及來自高校、研究院、企業(ye) 等用戶工作的地方。走在大廳內(nei) ，記者看到這裏正進行著多物理譜儀(yi) 、通用粉末衍射譜儀(yi) 等多台譜儀(yi) 實驗。

　　在這裏做實驗，用戶通常要先製備樣品、安裝樣品。實驗開始之後，中國散裂中子源的科研人員和用戶在譜儀(yi) 的控製室一起討論數據結果、實驗結果等。

　　控製室的布置較為(wei) 簡單，牆上的液晶顯示屏上，各種數據一目了然。

　　張俊榮說，中國散裂中子源一年運行200多天，運行期間24小時開機，用戶比較辛苦，需要隨時在控製室更換樣品、進行數據討論等，把每分鍾都充分利用起來。

　　中國散裂中子源機時很珍貴，用途也很廣泛。

　　“比如，高鐵車輪很大很重，很少有手段能穿透車輪看到其內(nei) 部結構，但中子能提供獨一無二的手段。”張俊榮說，中子可以直接穿透大型部件，無損地看到其內(nei) 部缺陷或者結構變化，再通過結構演化研究，技術人員就可以提高裝備的可靠性、穩定性。

　　“在自家門口做實驗，太方便了！”中國散裂中子源的投入使用，讓香港大學教授黃明欣受益良多。過去，他需要先向國外散裂中子源申請機時，然後設計好實驗步驟，把材料寄到國外，待實驗做好之後再傳(chuan) 回數據。

　　利用中國散裂中子源的通用粉末衍射譜儀(yi) ，黃明欣團隊發現了強度高且韌性好的“超級鋼”的微觀原理，研究成果曾兩(liang) 度刊於(yu) 《科學》。

　　2018年投入運行以來，中國散裂中子源已累計完成10輪開放運行，一年開放機時超過5000小時，擁有約5000多個(ge) 注冊(ce) 用戶，總共完成課題1000餘(yu) 項，在航空航天、量子、能源、合金、高分子、信息材料等眾(zhong) 多領域發光發亮，創造出一批源頭創新碩果。

　　采訪即將結束時，散裂中子源科學中心主任王生告訴記者，二期工程建設即將啟動，未來譜儀(yi) 數量將增加到20台，加速器打靶和靶站功率將從(cong) 100千瓦提升到500千瓦，大大提高實驗精度和速度。屆時，中國散裂中子源將測量更小的樣品，研究更快的動態過程，滿足更多用戶的需求！

　　(科技日報)