1998年6月，德國一輛城際快車意外出軌，導(dǎo)致101名乘客死亡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，悲劇的元兇竟然是老化的車輪內(nèi)部形成的裂紋。其實(shí)，無論是高鐵的輪軌，還是飛機(jī)的渦輪、機(jī)翼，都存在著應(yīng)力——它看不見摸不著，卻決定著飛機(jī)、高鐵等大型裝備的安全和壽命。把它研究清楚，成為從根本上避免類似災(zāi)難發(fā)生的關(guān)鍵。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一種先進(jìn)的大科學(xué)裝置可以幫助他們“捕捉”到大型部件中的應(yīng)力，這就是散裂中子源。日前，中國散裂中子源首次打靶成功，獲得了中子束流，標(biāo)志著這一大科學(xué)裝置正式進(jìn)入試運(yùn)行階段。中國科學(xué)家再也無須借助美國、英國和日本的散裂中子源裝置進(jìn)行研究，我國成為世界上第四個(gè)擁有散裂中子源這一“超級(jí)顯微鏡”的國家。在9月1日召開的新聞發(fā)布會(huì)上，中國科學(xué)院院士陳和生仍難掩激動(dòng)：“首次獲得中子束流的目標(biāo)原定于今年秋天，如今提前實(shí)現(xiàn)，且調(diào)試進(jìn)度大大超過國際上其他散裂中子源調(diào)試過程，這樣的結(jié)果令人振奮?！?/p>

看穿物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的利器

8月28日上午10點(diǎn)，在位于廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)的中國散裂中子源靶站譜儀控制室里，工程總指揮陳和生一聲令下，從加速器引出的質(zhì)子束流首次打向金屬鎢靶?？蒲腥藛T們緊張地凝視著控制系統(tǒng)的屏幕，期待見證工程歷史性的一刻。10點(diǎn)56分，科研人員在靶站6號(hào)和20號(hào)中子束線中分別測(cè)量到中子能譜，散裂中子源順利獲得中子束流。

“完全符合計(jì)算，試驗(yàn)一次成功，比預(yù)想的還要順利！”陳和生說。

理解散裂中子源，要從中子開始。中學(xué)物理課本中講過，世界上的物質(zhì)由分子和原子組成，而原子內(nèi)部有原子核。原子核中就包含了中子。中子不帶電且對(duì)某些原子核非常敏感的特性，使得它能夠“拍攝”到材料的微觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此可以成為科學(xué)家們探測(cè)各種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“探針”，散裂中子源也被科學(xué)家們形容為“超級(jí)顯微鏡”。

“假如將一個(gè)物質(zhì)的分子比喻成一張大網(wǎng)，那原子核就是網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，我們可以對(duì)這個(gè)大網(wǎng)拋出許多中子‘彈珠’，有的‘彈珠’會(huì)穿過這個(gè)網(wǎng)的孔，有的‘彈珠’則和網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)、線發(fā)生碰撞，飛向不同方向。如果能夠把所有‘彈珠’的軌跡都測(cè)量清楚，通過計(jì)算，便可以反推出網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，‘球’扔得越多，網(wǎng)的結(jié)構(gòu)描繪越精準(zhǔn)?！标惡蜕鷮?duì)散裂中子源原理給出了通俗的解釋。