打造探索物质结构的“超级显微镜”

原标题：打造探索物质结构的“超级显微镜”

　　中国散裂中子源科研团队在工作中。资料图片

　　中国散裂中子源是一个由成百上千台高精尖设备构成的复杂整体。资料图片

　　中国散裂中子源是一个由成百上千台高精尖设备构成的复杂整体。资料图片

　　中国散裂中子源是一个由成百上千台高精尖设备构成的复杂整体。资料图片

　　无人机航拍的中国散裂中子源装置。资料图片

　　“一花一世界、一树一菩提”，就算是不起眼的一粒沙子，内部也可能隐藏着一个完整的世界。

　　如何才能看到沙子里面的世界呢？从16世纪末光学显微镜诞生，到20世纪电子显微镜出现，人们能够清晰分辨出单个原子，也就是说真的可以看到沙子里面有个“小世界”了。

　　那么，有没有一个“超级显微镜”，可以看到比沙粒更微小的物质空间呢？

　　在位于粤港澳大湾区中部的广东东莞，就有一个这样的“超级显微镜”——中国散裂中子源。

　　投资23亿元、历时18年，由中国科学院院士陈和生率团队筹备、规划、建成的这个大科学装置，是科研领域的“国之重器”，对我国探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术、解决“卡脖子”问题具有重要意义。

　　在“最小世界”做“最大科研”，是怎样一种浪漫与执着？

　　揭开微观物质世界的神秘面纱

　　“中国散裂中子源由中国科学院和广东省共同建设，它使我国成为世界上第四个拥有脉冲型散裂中子源的国家。”作为中国散裂中子源工程总指挥，陈和生这样说。

　　被称为“超级显微镜”的散裂中子源，是用中子散射的方式探索微观世界的顶尖工具。“其工作原理是把质子束当成‘子弹’，将质子加速到0.9倍光速，去轰击金属靶，将其原子核撞击出中子，再利用这些中子开展各种实验。”中科院高能物理研究所副所长、东莞研究部主任陈延伟介绍，当中子与研究对象的原子核发生相互作用，中子会向四周散射，从其散射轨迹及能量动量变化，可以反推出研究对象的物质微观结构和动力学。

　　中国散裂中子源是一个由数以千计的高精尖设备组成的复杂整体，其建造工程本身，就是一个从“0到1”的巨大挑战。“在建设中，除了解决基础科学原理外，我们还要研制大量非标设备，工程与研究的双重复杂性难以尽述。”中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部主任梁天骄介绍，团队成员通过自主创新和集成创新，显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业技术水平和自主创新能力，先后攻克了25赫兹交流磁铁、高功率靶、液氢慢化器、中子探测器等多项关键技术。

　　2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功，获得漂亮的中子束流。通过中子散射实验，科研人员可以开展新型锂离子电池、磁性材料、高强合金、太阳能电池、航空材料、可燃冰、页岩、催化剂等各个领域的研究。

　　“的确，从中子层面来看，一粒沙中就有一个广阔世界。”陈延伟说，“散裂中子源团队的使命，就是为人类揭开微观物质世界的神秘面纱。”

　　探索前沿科技的星辰大海