中国散裂中子源诞生记:荔枝林里崛起的“中子工厂”

作者: 倪思洁

来源: 中国科学报

发布日期: 2018-08-29

中国散裂中子源经过六年半的建设,正式通过国家验收,成为我国第一台、世界第四台散裂中子源装置。该装置在物质科学、生命科学、新能源等领域的基础研究和高新技术开发中具有重要意义。

经过六年半的建设,中国散裂中子源正式通过国家验收。这是我国第一台、世界第四台散裂中子源装置。中国散裂中子源航拍图 中科院高能物理所供图。奠基前的十年筹谋,2010年的一段时间,东莞大朗镇水平村一片偏僻冷清的荔枝林里,经常出现一辆拉鱼车。这辆车每天晚上负责拉鱼,白天则拉着几位长相斯文、学者模样的人走进荔枝林。建设中国散裂中子源的建议,起源于上世纪九十年代末期关于中国高能物理发展战略的研究。

正如医院里的X光能拍出人体内部结构一样,中子源可以为物质微观结构拍片。中子不带电,当中子束打到被研究的样品上,大多数中子会不受任何阻碍穿过样品,但有些中子会与研究对象的原子核相互作用,并向四周“散射”,通过测量中子散射的轨迹及其能量、动量变化,就可以精确地反推出物质的结构。在中科院的支持下,前期研究开始。之后,“中国散裂中子源”又被写入国家“十一五”大科学装置建设计划。

工程建设跑出“中国速度”,在“中子工厂”里,中子是这样产生的:先通过高频电磁场把质子加速到大约0.9倍光速,然后将质子束作为“子弹”轰击重金属靶,金属靶的原子核被撞击出质子和中子后,科学家再通过特殊的装置把中子收集起来。中国散裂中子源园区地下18米左右的地方,盘踞着总长600多米的隧道。这条隧道里有一台80兆电子伏特的负氢离子直线加速器和一台16亿电子伏特快循环质子同步加速器。

技术创新打造“中国方案”,快循环同步加速器遇到了新的技术难题。“当时,我国还没有研制过快循环同步加速器的25赫兹交流磁铁。我们向美国、日本研究所的专家请教,但他们只懂科学设计,关键技术掌握在国外大公司手中,不能告诉我们。”2017年8月28日10点56分18秒,中国散裂中子源成功打靶并输出了第一束中子,中国人从此拥有了自己的散裂中子源。如今,中国散裂中子源顺利通过国家验收,但他们并没有打算停下来。

“中国散裂中子源将不断完善和改进装置性能,尽快启动后续谱仪建设和功率升级工作,扩大用户群体。”

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