在繁忙的G94珠三角环线高速上，驾车行驶至莞佛高速交汇处附近，醒目的指示牌上显露出“中国散裂中子源（CSNS）”的标志字样。尽管大多数过往车主对此名称背后的含义不甚了解，但其背后所代表的中国科研重大突破却令人振奋。
随着8月23日的到来，中国散裂中子源正式通过国家验收，投入运行。这标志着我国继英、美、日之后，成为了全球第四个拥有散裂中子源的科技大国。这个位于广东东莞的国家重大科技基础设施，如同一个神秘的面纱被揭开，步入了前沿科学研究的舞台中心。
走进这个大科学装置，我们首先得了解其原理和作用。散裂中子源被誉为观察物质微观结构的“超级显微镜”。以碳元素为例，同样由碳构成的金刚石与日常使用的铅笔芯石墨，其物理性质却有着巨大的差异。散裂中子源正是在此发挥关键作用，揭示物质内部的奥秘。
那么，如何观察物质的微观结构呢？人类曾经用肉眼去探索世界，后来光学显微镜的出现让我们首次观察到细胞和细菌等微观世界。而电子显微镜的分辨率比光学显微镜高出1000倍，让我们能够观察到更微小的病毒。随着科技的进步，人类对微观世界的探索手段不断提高，“超级显微镜”散裂中子源应运而生。
该装置的工作原理是将质子加速到16亿电子伏特的速度（相当于0.9倍光速），然后将质子束作为“”轰击重金属靶。金属靶的原子核被撞击后产生中子，这些中子射向样品。科学家通过谱仪收集被散射的中子，从而精确反推出样品的物质结构。
中子，作为研究物质材料微观结构的理想探针，在自然状态下并不容易获取。必须建造特定的装置来获得稳定的中子束流。虽然核反应堆可以产生中子，但这种方式存在安全隐患。相比之下，散裂中子源不使用核燃料，热功率低，成为国际上先进中子散射源的发展趋势。
散裂中子源装置的建造并不容易。其部件繁多，工艺极其复杂，制造和安装难度极大。此前，只有英、美、日三国各建造了一台。中国科研团队克服了众多技术难关，如漂移管直线加速器的安装误差不超过0.05毫米（比一根头发丝还细），以及中子探测器的核心技术曾掌握在外国人手中等等。但经过不懈努力，项目最终顺利建成。
中国散裂中子源的成功建设，是我国科研实力的重要体现，也是粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施的里程碑。该装置的正式运行，将为国内外各领域用户开放，为探索物质微观结构、研究新材料等领域提供有力支持，推动科学研究的不断进步。中国散裂中子源一期工程概述
作为当下国内顶尖的科技项目之一，中国散裂中子源一期的建设可谓是成果显著。该工程包含一台强大的8000万电子伏特负氢离子直线加速器、一台高达16亿电子伏特的快循环同步加速器以及一个关键组件——靶站。还有三台专为科学实验设计的中子散射谱仪。
该装置的建成，无疑填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白，为中国在物质科学、生命科学、资源环境、新能源等领域的基础研究和高新技术开发提供了强有力的研究平台。中国散裂中子源工程总指挥陈和生表示，这一装置的投入运行对我国探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术以及解决瓶颈问题具有重大意义。
散裂中子源具有广泛的应用前景，其用途远不止于我们所能想象的范畴。陈和生提到，这一技术可以用于研究大型金属部件的残余应力，对于提高高铁、航空发动机以及核电站部件的性能至关重要。除此之外，它还可以应用于可燃冰、磁性材料的研究以及化学反应催化剂的原位研究。
在能源材料领域，中子散射也发挥着巨大的作用。例如，在研究锂电池时，科学家可以通过中子散射技术实时原位测量锂电池在充放电过程中的性能变化，为改进和优化锂电池设计提供关键数据。氢动力汽车中氢气的稳定储存也是一个重要的问题。中子散射可以帮助科学家研究氢气在金属中的位置和释放情况，以实现氢气的更高效、更安全储存。
更让人兴奋的是，散裂中子源在医疗领域的应用。与癌症治疗相关的硼中子俘获治疗项目已经引起了人们的广泛关注。这种疗法通过注射含硼药物并借助中子源产生的中子进行照射，可以在体内产生强烈的核反应，从而杀死癌细胞而不损伤周围组织。这一技术的出现，为癌症患者带来了福音的希望。
介绍散裂中子源工作原理：探索科学的微观世界之旅
在科技的前沿，负氢离子开启了一场奇妙的旅程。在直线加速器中加速，电子被剥离，转化为质子。这些质子束在积累足够的流强后，被注入环形加速器继续加速。当质子束的能量达到惊人的16亿电子伏时，它们被引出加速器，射向金属钨靶。
金属钨原子核在高能质子的猛烈轰击下，发生散裂反应，释放出中子。令人惊奇的是，一个质子在打靶后竟然可以产生20至30个中子。这些高能中子束流脉冲短暂而强烈，经过慢化器的温柔处理，通过中子导管引导至各种研究用的谱仪。
在这里，中子与试验样品的原子开始碰撞。中子谱仪记录下这些碰撞后中子的运动轨迹，形成科研人员研究物质结构的珍贵数据。
展望未来，散裂中子源在助推粤港澳大湾区科创高地建设中发挥着举足轻重的作用。它不仅是目前国际上公认的新一代科学研究和先进材料研发的主流大科学装置，而且其应用领域广泛，支撑着众多学科的研究。
东莞市借鉴国际成功经验，如英国卢瑟福国家实验室，计划以散裂中子源为核心，打造中子科学城。这里将引进更多重大科学装置和实验室，聚集一批项目研究所及研究型大学分部，共同构建国家实验室群。
陈和生表示，衡量用户装置成功与否的主要标准是用户的科技成果和对满足国家战略需求的贡献。依托中国散裂中子源，“同步辐射光源”项目已经在积极考察筹备，材料科学与技术广东省实验室也选址在附近开始筹建。
与此粤港澳大湾区的研究机构和高校对利用散裂中子源表现出强烈的积极性。他们纷纷要求出资共建谱仪，展现出强劲的用户需求。目前，已经建成了三台谱仪，包括通用粉末衍射仪、多功能反射仪和小角散射仪。未来还将建设更多不同类型的谱仪，包括与珠三角等地的用户共建的5台谱仪。
中国科学院院士、高能物理研究所所长王贻芳曾表示，中国散裂中子源的建设在广东省东莞市，是国家大科学装置在我国南方经济强省的建设布局。这一布局优化了科研设施在全国的分布，有利于增强南方经济强省的科研创新能力，对促进珠三角地区的经济转型升级、建设华南科技创新高地、助力粤港澳大湾区建设等都具有重要意义。让我们共同期待这一领域的未来繁荣。（记者 陈启亮 报道）
