中國正在激活下一代中子源，并將很快在那里開展實驗。這個新設施使中國成為擁有強中子束來研究物質結構的少數國家之一。

造價22億人民幣，位于東莞的中國散裂中子源，讓國內越來越多的頂級物理學家，材料學家以及他們全球合作伙伴得以在多個物理和工程領域參與競爭。其設計者亦希望這一設施能夠引領商業產品和技術應用——從電池和橋梁，到飛機引擎和癌癥療法，無所不包。

“這不僅是中國科學家的重要一步，對全球科學家也同樣意義重大，” 參與設施規劃的香港城市大學物理學家王循理如是說。

粒子束的轟擊

散裂中子源通過用質子撞擊金屬靶（中國散裂中子源使用的是鎢）來產生中子，與其他使用核反應堆產生中子束的途徑性價比更高，也更安全。因為中子不帶電荷，它們能夠比其他探測方式更為輕松地穿透物質，對氫這類輕元素亦更為敏感，使得它們在為燃料電池評估備選材料時十分有用。如今擁有此類設施的國家只有英國、美國，日本和瑞士，瑞典正在建設一項設施。

Fujio Maekawa，位于日本東海村日本質子加速器研究中心的一位中子源專家，表明雖然中國散裂中子源較之其他散裂源發射中子的密度要低一些（意味著實驗所需時間更長），但一項計劃中的設備升級會讓它與其他設備在中子密度上接軌。并且，由于中子源的數量短缺，“全世界的中子使用者永遠歡迎新的源”，他說。

9月1日，科研人員在調試一臺譜儀設備。新華社 圖

中國散裂中子源將能容納20條光束線，每條光束線都會提供配套的儀器。對其前三臺儀器的預備實驗已于11月1日開啟?！爸凶釉词状未虬谐晒?，”中國散裂中子源中子科學部主任王芳衛表示。盡管調試可能還需要數年，他預計儀器在2017年末能夠校準完畢，投入初步實驗。

中國物理學家迫切地想要用這臺設施來分析物質潛在的磁性能，這一領域中國已有相當建樹。王循理表示，數臺規劃中的儀器能夠為科學家提供到達特定領域最前沿的機會，如斯格明子（磁性材料中的類渦旋激發）物理學和高溫超導性?！坝性S多剛起步和職業中期的科學家們正急于用這臺儀器來研究磁力，” 王循理說道。

全球影響力

王循理認為這一最新設施能夠鼓勵中國研究者選擇待在國內，而非去其他地方工作?！皬那敖洺？吹街袊茖W家出國去做類似的研究，”他說。

該設施頭一批儀器也在吸引國際研究者。德國材料科學家Frank Klose表示中國散裂中子源是他和同為材料科學家的妻子Christine Rehm決定加入剛建好的廣東理工大學以色列理工學院的一個重要原因，該學院位于汕頭，東莞往東400公里。Klose的主要研究方向是設計數據存儲設備和用于氫動力汽車的傳感器。他曾幫助設計設施中一臺用于研究自旋電子器件磁性能的儀器，該儀器利用電子自旋來存儲數據。

不過《自然》新聞團隊聯系的科學家們對中國散裂中子源的所在位置提出了一些疑慮，認為東莞缺乏能夠說服頂級科學家及其家人搬過去的服務和基礎設施，譬如學院和高校。“我認為中國散裂中子源正面臨駐扎在東莞的一流科學家短缺這一問題，”一位熟悉該設施的研究員如是說，他（她）出于這一問題的敏感性要求匿名。潛在使用者亦表達了對于該設施能夠容納20臺儀器，但今年內僅有3臺能夠投入使用的些許遺憾之情。

但更多儀器已投入建設。深圳政府投資建造的兩臺將于2019年年底投入運營，其中一臺將用于模擬高壓環境，如地核。毛河光，美國華盛頓特區卡內基科學研究所的地球物理學家，熱切盼望著用其模擬高壓狀態下物質的變化。“中國散裂中子源中的儀器對地球、環境和能源科技，以及物理、化學、材料科學而言將是極為有價值的，” 毛河光說。“我非常激動，整個中子研究界也非常激動?！?/p>

（本文原載于微信公眾號“Nature自然科研”， 原標題：中國啟用下一代中子科學設施，中子研究界表示很激動。澎湃新聞經授權后轉載，未經允許不得二次轉載。）