被誉为“超级显微镜”的散裂中子源是了解微观世界的利器,此前只有英国、美国和日本三国拥有,而今我国也拥有了。
所谓散裂中子源,通俗地说就是一个用“中子”来了解微观世界的工具。正如X射线能够“拍摄”人体的医学影像,科学家希望找到一种工具,在材料学、化学、生命科学、医药等领域,能像X射线一样拍摄到材料的微观结构。
世界上的物质由分子和原子组成,而原子内部有原子核,原子核则包含了中子。中子具有不带电且对某些原子核非常敏感的特性,让它能够“拍摄”到材料的微观结构和内部运动规律,因此成了科学家探测各种物质分子内部结构的“探针”。
当中子入射到样品上,与其原子核发生相互作用,产生散射,就可以通过测量散射的中子能量和动量的变化,研究各种物质的微观结构和运动规律。作一个形象的比喻,假设面前有一张看不见的网,我们不断扔出很多玻璃弹珠,有的穿网而过,有的打在网上,弹向不同角度。如果把这些弹珠的运动轨迹记录下来,就能大致推测出网的形状;如果弹珠发得够多、够密、够强,就能把这张网精确地描绘出来,甚至推断其材质。
很多人都用光学显微镜去观察过肉眼无法直接看到的细胞和细菌。而中子探测的世界可能更微观,用中子照相的方法,可以观测一滴水是如何从一株植物的根部运输到枝叶上的。治疗癌症、检测飞机高铁安全性都需要用到它。
中国散裂中子源90%以上的装置设备为自主研发并实现国产化。