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中国散裂中子源,为什么能成为国之重器呢?

时间:2021-06-09     作者:泡泡【原创】   阅读

中国散裂中子源作为中国首台世界第4台脉冲型散裂中子源,不仅一举填补了我国在脉冲中子应用领域的空白,也意味着中国科学界对微观世界的进一步深入探索,可谓是“国之重器”。那散裂中子源究竟是什么?它又凭什么成为国之重器的呢?

中国第一台脉冲型散裂中子源,脉冲型散裂中子源简单点来说,其实就是一个体积比较庞大的超级显微镜,用中子的散射来探测物质微观结构和运动的科研装置,在研究中子特性能力方面自然也杠杠的,我们都知道在这个世界上有很多用肉眼观察不到的事物,所以后来基于对世界进一步探索的需求,科学家们发明了光学显微镜,在脉冲型散裂中子源发明之前,人们都习惯于用显微镜去观察研究细菌、细胞等。这些用肉眼不可能直接观察到的微观世界,用脉冲型散裂中子源则可以秒杀所有的显微镜,通过他观察到的世界也更微观,甚至能够绝对清晰的观察到植物根部的一滴水是如何通过动作一点一点地运输到枝叶上的。

那脉冲型散裂中子源为什么能这么细微的探索物质微观结构和运动的?其实中子是一种完全不带电荷的粒子,它不是利用x光进行同步辐射的,每当物质的原子核和中子发生相互作用的时候,并不是所有的中子都能够从中间直接穿过,还有些中子在打算穿过原子核时会被弹飞出现方向偏离的情况,这是脉冲型散裂中子源的溥仪就会发挥作用,及时捕捉到飞行轨迹。然后再反推出原子核的内部结构,方便科研人员进行研究,比如科学家在做水下可燃冰研究的时候,因为深水下的压力太大,需要用很厚的容器壁,其中的氮、碳、氢等氢元素又比较不易捕捉,而能从中穿过的并且对这些轻元素敏感的,可以让可燃冰结构清楚分辨出的就只有脉冲型散裂中子源了。如今我国脉冲型散裂中子源这种技术已经应用到了检测高铁飞机的安全性和治疗癌症等各方面。

除此之外,再带动新型核能开发、国防科研、生命科学和医疗等学科的发展上都有很大的作用。所以脉冲型散裂中子源被誉为国之重器,是当之无愧的。中国散裂中子源目前位于广东省东莞市大朗,早在国家十一五期间就被列为了国家重点建设的大科学装置来进行研制。但是直到2018823日的时候,中国科学院组织才正式通过中国散裂中子源的研制,前后花费了6年半的时间,总共耗资23亿元人民币。

我国的散裂中子源虽然是继英国、美国和日本后的第4台,但是我国散裂中子源的功率却是英国的4倍,就算不是起步最早的,可我们不鸣则已,一鸣惊人,要知道中子作为比原子还要小得多的例子,想让他成功产生并不是件容易的事,必须先把质子加速到16亿电子伏特,这是什么概念呢?和0.9倍光速差不多,然后再将这种加速的质子数去碰撞重金属靶,它的原子系数很高,质子数必须把其中的质子和中子给撞击出来,最后科研人员才能用特殊的装置将撞击出来的中子给收集起来,再通过不断的实验研制出散裂中子源,其中的艰辛可想而知。

总而言之,三裂中子源作为老中青三代科学家共同奋斗的结晶,不仅是我国科技产业创新的核心装置,而且对解决我国前沿科学问题也具有非常重大的意义。