探索微观世界的“火眼金睛”

文 陈和生

散裂中子源究竟是什么？简单来说，散裂中子源就是一种“超级显微镜”，其散射的中子如同“探针”，可以清晰检测物质的内部结构，因此被认为是当今人类深度探索微观世界的有力工具。它广泛应用于新材料研发、关键零部件的性能检测、癌症治疗等热门领域，为材料科学、生命科学、环境科学等基础研究，提供了先进的现代技术平台，对解决前沿科学问题具有重大意义，是当之无愧的“国之重器”。

看透物质结构的“火眼金睛”——中子

如何去研究微观结构呢？我们在中学时可以用显微镜来看花粉、看细胞等。如果还想看更精细的结构，可以用电子显微镜。而要想看到分子结构，就需要用散裂中子源，或者是同步辐射光源，我们把它叫作超级显微镜。什么是同步辐射呢？同步辐射实际上就是非常强的X光，大家在医院做检查用的就是X光，但是同步辐射比它要强百亿倍。用一般的方法是得不到这么强的X光的，所以就要利用大型的加速器，电子的束流在磁场拐弯的时候，会产生非常强的X光，我们把它叫作同步辐射。利用专门的加速器来产生很强的同步辐射，这样就能够研究物质的结构，比如说上海同步辐射光源、北京同步辐射装置、合肥同步辐射装置。

散裂中子源产生中子，打在样品上并产生相互作用以后，它的方向和动量都改变了，用探测仪器把这个样品包起来，看看入射进来的中子经过样品之后的变化，反过来就可以用数学方法反推出它的结构。……