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中国散裂中子源:探秘微观世界的“超级显微镜”
发布日期:2021-06-03    信息来源:科技日报    浏览次数:     字号:[ ]

“散裂中子源等一批具有国际一流水平的重大科技基础设施通过验收。”5月28日,在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会和中国科协第十次全国代表大会上,习近平总书记的重要讲话,让中国散裂中子源团队感到无比的振奋。

从20世纪90年代末期的谋划,到2011年10月在广东东莞奠基;到2018年8月23日,通过国家验收,正式投入运行;再到如今用户课题申请非常踊跃,实验机时供不应求……中国散裂中子源“横空出世”,填补了国内脉冲中子应用领域的空白,使得我国成为全世界第4个拥有脉冲式散裂中子源的国家。

中国散裂中子源就像“超级显微镜”,是研究物质材料微观结构的理想探针,已成为我国材料科学技术、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等学科的先进、功能强大的科研平台。

“超级显微镜”散裂中子源应运而生

在现代科学产生之前,人类是用肉眼观察世界。后来,科学家发明了光学显微镜,第一次看到了肉眼无法直接观察到的细胞和细菌等微观世界。而电子显微镜比光学显微镜的分辨率更高,可以看到更小的病毒。

人类对微观世界的探索随着技术手段的提高,越来越走向深入,“超级显微镜”散裂中子源应运而生。

中子散射就像“探针”,是探索物质微观结构的有力手段之一。

既然中子散射的用处如此之大,科学家们如何获得实验用的中子?中子在正常状态下,被原子核紧紧束缚着,并不能轻易地离开原子核;尽管自然界中存在自由中子,但这些中子的寿命很短,最多只能存在15分钟,且不易收集。于是科学家们要建设一个类似于“中子工厂”的大科学装置,源源不断地产生中子。

之前,世界上正在运行的脉冲式散裂中子源只有英国的ISIS、美国的SNS和日本的J-PARC。中国科学家意识到,只有建设自己的散裂中子源,才能拥有自己的“火眼金睛”,不需要依赖别人的“眼睛”去探索微观世界。

建设中国散裂中子源的建议,起源于20世纪90年代末期关于中国高能物理发展战略的研究。中国科学院高能物理研究所和中国原子能科学研究院的老科学家们指出了建设散裂中子源对国家科技发展的必要性。1999年9月份,中国科学院高能物理研究所与中国原子能科学研究院向科技部提交了建设散裂中子源的建议。2000年8月份,两家单位正式提出国家重大科学工程——“多用途中子科学装置脉冲强中子源”项目建议文件。

经过相关领域科学家的深入讨论和研究,散裂中子源被列入了国家“十一五”大科学装置建设计划。中国科学院高能物理研究所和物理研究所的科学家们开始着手设计和预制研究。

2006年5月,中国散裂中子源最后选择了东莞市大朗镇。2011年10月,总投资23亿元的中国散裂中子源装置终于在东莞奠基,工期6年半。2012年5月,中国散裂中子源工程土建动工。




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