中國散裂中子源首次打靶成功,獲得中子束流
日前,位于廣東東莞的國家大科學(xué)工程——中國散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,獲得中子束流,這標(biāo)志著CSNS主體工程順利完工,進(jìn)入試運(yùn)行階段。中國散裂中子源是什么?它長啥樣?有什么用?安不安全?本報(bào)記者奔赴現(xiàn)場(chǎng),為您一一揭曉。 一問:是什么? 就像一臺(tái)“超級(jí)顯微鏡”,可以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) “當(dāng)一束中子入射到研究樣品上時(shí),與它的原子核或磁矩發(fā)生相互作用,產(chǎn)生散射。通過測(cè)量散射的中子能量和動(dòng)量的變化,就可以研究在原子、分子尺度上各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,告訴人們?cè)雍头肿拥奈恢眉捌溥\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這種研究手段就叫中子散射技術(shù)!敝袊⒘阎凶釉垂こ炭傊笓]、工程經(jīng)理、中科院院士陳和生說。 1932年,英國物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)了中子,人們開始認(rèn)識(shí)到原子核是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子構(gòu)成的。中子的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用是20世紀(jì)最重要的科技成就之一。由于中子不帶電,具有磁矩,且穿透性強(qiáng),能分辨輕元素、同位素和近鄰元素,具有非破壞性,這些特性使得中子散射成為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的理想探針之一,和X射線一樣,是多學(xué)科研究中探測(cè)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和原子運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)有力手段。 陳和生進(jìn)一步解釋說:“打個(gè)比方,假設(shè)面前有一張看不見的網(wǎng),我們不斷地扔出很多玻璃彈珠,彈珠有的穿網(wǎng)而過,有的則打在網(wǎng)上,彈向不同的角度。如果把這些彈珠的運(yùn)動(dòng)軌跡記錄下來,就能大致推測(cè)出網(wǎng)的形狀;如果彈珠發(fā)得夠多、夠密、夠強(qiáng),就能把這張網(wǎng)精確地描繪出來,甚至推斷其材質(zhì)。” 然而,進(jìn)行中子散射的研究,需要用中子做探針,就必須有一個(gè)適當(dāng)?shù)闹凶釉,先進(jìn)的中子源是中子科學(xué)研究的基礎(chǔ)。如何能獲得產(chǎn)生高通量中子的中子源,一直是科學(xué)家不斷努力追求的目標(biāo)。 高通量的中子源包括反應(yīng)堆中子源和散裂中子源。核反應(yīng)堆是一種穩(wěn)定連續(xù)的中子源,在中子科學(xué)研究中發(fā)揮了巨大的作用。但由于反應(yīng)堆散熱技術(shù)的限制,反應(yīng)堆中子通量在上世紀(jì)六七十年代就達(dá)到了飽和。隨著科技的進(jìn)步,相應(yīng)的研究體系如薄膜、納米團(tuán)簇、生物大分子和蛋白質(zhì)等,尺度分布更大,獲得數(shù)量在克量級(jí)的樣品更為困難。因此,小樣品的快速、高分辨的中子散射測(cè)量迫切需要新一代通量更高、波段更寬的中子源,散裂中子源應(yīng)運(yùn)而生。 |