【大国重器零距离】“超级显微镜”如何探索微观世界？

　　在广东省东莞松山湖，一项国之重器正在静静地探索着微观世界的奥秘。它就是中国散裂中子源（CSNS），被誉为“超级显微镜”的科学装置，这台脉冲型散裂中子源是中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源。

　　中国散裂中子源占地400亩，规模庞大，相当于40个足球场的大小。这个科学巨兽由一台强流负氢离子直线加速器、一台快循环质子同步加速器、一个靶站以及20台中子谱仪等先进设施构成，它们共同协作，为科学家们提供了前所未有的研究能力。

　　在这里，质子被加速器推动到接近光速，然后像子弹一样轰击重金属靶。在这个过程中，金属靶的原子核会被撞击出质子和中子。科学家们随后通过特殊装置“收集”这些中子，以此开展各种实验，深入探索物质的内部结构。

　　与传统光学显微镜只能观察物质表面不同，中子源可以穿透物质内部，用中子作为“光线”去探测物体内部原子分子的结构分布和运动状态。因此，它被誉为“超级显微镜”，原则上可以探测任何我们看不见的物质。

　　自一期工程完成以来，中国散裂中子源已完成11轮开放运行，每年运行时间超过5000小时，其开放时长和运行效率均处于国际同类装置的领先水平。这台“超级显微镜”不仅在材料基础研究上发挥着重要作用，还在大部件的无损检测等领域进行了重要研究，为国内的很多重大战略需求提供了重要支持。

　　例如，在高铁车轮的无损检测中，中子源技术展现了其独特的优势。高铁车轮在高速运行过程中，对车轮内部的形应变要求极高。长期运行过程中，应变的积累可能会对车轮的使用寿命和安全性造成严重影响。然而，传统手段无法探测车轮内部的微观结构和机理。而利用中子源技术，科学家们可以对正在服役的高铁车轮内部的微观结构进行详细检测，从而为提升国产高铁车轮的寿命和性能提供重要的第一手数据。

　　目前，中国散裂中子源的二期工程正在紧锣密鼓地建设中。未来，随着更多中子谱仪的投入使用，这台“超级显微镜”将在更多领域发挥其强大的探测能力，为科学家们揭示更多微观世界的神秘面纱。

监制：战钊

策划|撰稿：宋雅娟

记者|拍摄：张梦凡

制作：亢北望（实习）