據《Nature》報道, 隨著中國散裂中子源的建成投入使用, 中國的新一代中子發生器正在材料科學等領域發揮出重大作用, 提升國家在相關領域的總體實力. 據悉, 位於東莞的中國散裂中子源 (CSNS) 設施投入約22億人民幣, 能夠讓中國越來越多的頂尖物理學家, 材料科學家以及國際合作者參與多種物理和工程試驗. 其設計人員也希望該設施為製造電池, 橋樑, 飛機引擎甚至於癌症治療等方向發揮重要作用.
圖示: 工程師正在中國散裂中子源 (CSNS) 的一部儀器上工作
香港城市大學物理學家王循理教授說: '這不僅是中國科學的一大進步, 也是國際科學界的重大事件. '
射束轟擊
散裂中子源通過質子撞擊金屬靶產生中子, CSNS使用鎢作為金屬靶. 與使用核反應堆產生中子束的方法相比, 這種方法更具經濟效益和安全性. 由於中子沒有電荷, 它們可以更容易地穿透材料, 加之中子對氫等元素更敏感, 因此可用於檢測燃料電池的製造材料. 類似的設施只在英國, 美國, 日本和瑞士才有, 而瑞典的相關設施處於建設之中.
位於日本東海村的日本質子加速器研究中心中子源專家Fujio Maekawa表示, 儘管中國散裂中子源生成的中子密度要低於其他散裂源, 這意味著進行實驗需要更長的時間. 但考慮到中子發生器的稀缺性, '世界各地的用戶總會歡迎新的中子源' , 他說.
中國散裂中子源最多可承載20條光束線, 從而支援儘可能多的儀器設備. 其中前三個儀器的初步測試從11月1日開始. 中國散裂中子源中子科學部門負責人王芳衛指出: '中子採樣符合預期. '雖然整體調試可能需要幾年時間, 但他預計這些設備將在2017年底前進行校準並準備好進行初步實驗.
中國物理學家迫切希望利用這座設施來分析材料的基本磁性特徵, 而中國在材料科學領域裡有著豐富的知識儲備. 王循理指出, 這些設備有望讓中國科學家在前沿學科取得顛覆性發現, 諸如磁性材料中渦旋狀的激發以及高溫超導體等. 他表示: '有一大批前沿科學家渴望利用這個設施來研究材料磁性. '
全球吸引力
王循理認為, 中國散裂中子源將鼓勵中國研究人員留在國內, 而不是到其他地方謀求職業發展. 他說: '過去, 中國科學家出國進行這類研究是很平常的事情. '
該設施的首批設備也吸引了國際研究人員. 德國物質科學家弗蘭克·克洛斯 (Frank Klose) 說, 中國散裂中子源是他和夫人, 材料科學家克裡斯汀·雷姆 (Christine Rehm) 決定加入位於汕頭的廣東以色列理工學院的主要因素. 克洛斯的研究重點是設計可用於氫動力汽車的數據存儲設備和感測器. 他幫助設計了其中一種儀器來研究自旋電子器件的磁性, 這些器件利用電子的自旋來存儲數據.
但也有不少科學家對中國散裂中子源的位置表示擔憂, 稱東莞缺乏相關服務和基礎設施, 比如缺少有影響力的學校和大學, 而恰恰是這些完善的基礎設施會吸引頂尖的科學家及其家屬搬到那裡. 一位熟悉該設施, 不願透露姓名的研究人員表示: '我相信中國散裂中子源也受到東莞本身缺乏一線科學家的困擾. 很多中子發生器的潛在用戶也表示出一些擔憂, 儘管該設施能夠容納20台儀器, 但今年只有3台儀器能調試結束. '
但是更多的儀器已經在建造之中. 深圳政府資助的兩個儀器預計將在2019年底前完工, 其中一項旨在類比地球核心等高壓環境. 華盛頓特區卡內基科學研究所地球物理學家毛河光期待用它來類比高壓條件從而測試新材料的性能. 毛河光指出: '中國散裂中子源的儀器將是地球, 環境和能源科學以及物理, 化學和材料科學的重要資產. 對此我非常興奮, 整個中子社區也非常興奮' .
