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中国“超级显微镜”
经过两个多月的暑期检修，坐落在广东省东莞市的中国散裂中子源26日开始新一轮开放运行。在接下来的四个月里，科研人员要将这台巨型“超级显微镜”的束流功率稳步提升到80千瓦，并用它来探测更多神奇材料的微观结构。
放吸引的常规课题申请数量达164项，比上一轮大幅增长，57项获批开展实验，其中1项来自国外，5项来自香港和澳门。“实验对象主要涉及磁性材料、量子材料、锂电池材料、页岩、催化材料、高强钢、高性能合金等。
中国“超级显微镜”开启
新一轮微观世界探秘之旅
中国散裂中子源由中国科学院高能物理研究所承建，共建单位为中国科学院物理研究所，于9月开工建设，总投资约23亿元，8月通过国家验收，投入正式运行。它包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，三台中子谱仪以及附属设施
人类探求微观世界的过程，就是一部显微镜“升级史”。光学显微镜的诞生，使人类第一次看到了细胞和细菌的世界；而电子显微镜比光学显微镜的分辨率还要高1000倍左右，可以帮助科学家研究更小的病毒。随着粒子物理的兴起，人类对物质的研究已经深入到原子内部，“超级显微镜”散裂中子源便应运而生。
中子由于不带电，不易受到带电质子和电子的阻碍，能比其他粒子更为轻松地穿透物质。中子束打到被研究的样品上，大多数会不受任何阻碍而直接穿过，但有些中子会与样品的原子核发生相互作用，其运动方向也会发生改变，向四周“散射”。科学家通过测量中子散射的轨迹及其能量和动量的变化，就可以精确地反推出被测样品的结构。
在能源材料领域，氢动力汽车比以汽油为燃料的汽车更加节能环保，科学家希望以密度更高的固体形式存储氢，但是给氢气加压又容易引发爆炸，于是，科学家就尝试用一种金属—有机框架（MOF）材料，它可以把氢气吸进去，用的时候再把氢气释放出来。中子散射可以帮助科学家研究氢气在这种材料的什么位置、以及什么情况下更好地储存和释放出来
中子源的快循环同步加速器
正是利用了中子在探测物质材料方面的优势，中国散裂中子源首批建设的三台供科学实验用的中子谱仪，已经取得了丰硕的研究成果。
中国散裂中子源是继英、美、日之后，世界第四台脉冲散裂中子源。虽然建成较晚，但中国科研人员对实验设备的高效率调试却令国外同行啧啧惊叹。
功率是衡量散裂中子源性能优劣的一个重要指标。验收时，中国散裂中子源的功率达到20千瓦，预期三年内达到设计功率100千瓦。
中国散裂中子源物理组科研人员许守彦介绍，他们要把束流时间误差控制在纳秒级别，一纳秒相当于十亿分之一秒，这就要求他们的调试比测量仪器还精确。“但参数组合实在太多了，任何一个小问题都可能是成百上千套设备的误差混合在一起产生的。
英国和日本的散裂中子源加速器都经历十年调试才达到设计指标。“最开始调试时，我们发现环形加速器上有两个设备不同步，差了100微秒，也就是0.1毫秒。根据国际同行的经验，就算花上一个月去找问题根源，也很正常。幸运的是，我们当天就找到了引发误差的原因。”
工程师在中国散裂中子源检查直线加速器工作情况
科学家们最终希望将中国散裂中子源的功率从100千瓦提高到500千瓦。为此，他们在初始设计阶段就预留了进一步改造和提升的空间。目前，科研人员已经着手进行加速器二期升级的设计。
学物理，最大的乐趣就是能够不断探索、不断接近事物的本质原理，散裂中子源是帮助我们实现这一梦想的平台。
文章来源/新华社
文章排版/韩佳鑫
初审人员/张智超
终审人员/佟振华
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