揭开微观世界神秘面纱！“超级显微镜”中国散裂中子源二期工程启动建设

　　记者从中国科学院高能物理研究所获悉，昨天30日，国家重大科技基础设施——中国散裂中子源二期工程在广东东莞启动建设，建设周期为5年9个月。

　　中国散裂中子源被誉为探索物质材料微观结构的“超级显微镜”，二期工程将在目前已建成的中国散裂中子源装置基础上增设科研设备，将主要建设11台中子谱仪和实验终端，建成后中子谱仪数量将增加到20台，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。

　　中国科学院院士 中国科学院高能物理研究所所长 王贻芳：我们中国散裂中子源二期是把我们的功率从原来的一百千瓦提高到五百千瓦。原来看不清楚的材料结构，现在可以看得更清楚一些，能够容纳更多的用户，有更多的科学研究内容可以进行，很多以前没有想到的应用都有可能产生和出现。

　　据介绍，二期工程建成后，装置在同等时间内能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高，能够测量更小的样品、研究更快的动态过程，研究能力将大幅提升，实验精度和效率都将显著提高，能够为探索科学前沿，解决国家重大需求和产业发展中的关键科学问题提供科技利器。

　　中国科学院高能物理研究所副所长 中国散裂中子源二期工程总指挥 王生：二期完成以后，所有在目前中子散射领域能开展的研究工作，我们基本上都可以开展，在生物医药方面的研究，像其他的像软物质的研究，这个研究能力都会有一个质的飞跃。

　　据了解，目前，中国散裂中子源二期工程已经在关键技术预研方面取得重要进展，国内首台高功率高梯度磁合金加载腔已正式投入运行，P波段大功率速调管顺利通过验收，此外，中子探测器、中子导管、中子极化器的研制也取得了突破，为中国散裂中子源二期工程的成功建设奠定了坚实的技术基础。

　　人类对世界的探索永无止境，微观世界中的物质结构是什么样呢？

　　科学家们需要借助一种能够看到微观世界的利器，而散裂中子源正是探索微观世界的利器之一。中国散裂中子源是如何运行开展实验工作的？

　　物质由分子和原子组成，原子核又包含了中子和质子。中子不带电、穿透性强，能分辨轻元素、同位素和近邻元素，是科学家探索微观世界的理想探针。当中子与被研究对象的原子核相互作用而改变运动方向时，科学家通过分析散射中子的轨迹、能量和动量的变化，就能反推出物质的结构。这就好像我们不断往一张看不见的网上扔弹珠，有的弹珠穿网而过，有的则打在网上，弹向不同的角度。如果记录下这些弹珠的运动轨迹，就能大致推测出网的形状；如果弹珠扔得够多、够密、够强，就能把这张网精确地描绘出来，甚至推断其材质。

　　中国散裂中子源就是这样一座生产、发射弹珠的 “超级工厂”。它先把质子加速到一定的能量，再把质子束当成“炮弹”，去轰击重金属靶从而产生大量中子。科学家通过特殊装置“操控”中子，用中子做探针观察微观世界，成为研究物质静态微观结构和动力学机制的“超级显微镜”，研究诸如DNA、结晶材料、聚合物等的内部结构，为能源、环境、生物、新材料等众多前沿领域的研究提供最先进的研究工具和实验平台，解开一个个微观世界的神秘面纱。

　　中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任 张俊荣：我们看到的世界有多微观呢，我举一个大家最熟悉的例子。我们的头发丝已经很细了对吧，它是叫几十微米，我们要看的世界比它还小十分之一，要这么细的层面，我们能看到里面的原子是怎么排列的，原则上什么东西都可以拿到散裂中子源下面，去谱仪上去看一下，它里面到底什么样。

　　中国散裂中子源一期工程2018年完成国家验收、投入运行以来，已经完成大量前沿领域实验工作，为我国多学科发展作出了重要贡献。

　　中国散裂中子源是我国首台、世界第四台脉冲式散裂中子源，一期工程于2011年9月开工建设，2018年8月建成通过国家验收并投入正式运行，填补了国内脉冲中子应用领域的空白。五年多以来，散裂中子源深耕基础研究和应用研究领域，在磁性材料、纳米功能材料、高分子聚合物等方面开展了重大原始创新研究，取得一批重要科学成果。它以微观视角推动着材料科学、化学化工、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术研发的快速发展。

　　中国科学院高能物理研究所东莞研究部中子科学部副主任 张俊荣：2018年以来，我们整个散裂中子源注册用户已超过了6000个，我们完成的课题数超过了1500多项，那领域分布是非常广的，第一个还是在能源方面，最突出的有几个，一个是锂离子电池，还有一些页岩材料、页岩油气，还包括我们这些储氢材料、可燃冰等能源材料。就是我们在能源材料方面开展的实验，占到我们整个课题数的30%左右。

　　据介绍，2023年，中国散裂中子源运行超过5000小时。作为粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，中国散裂中子源为粤港澳大湾区建设综合性国家科学中心、打造国际科技创新中心提供了重要科技内核。