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【科技日报】从荔枝园到中子源
——东莞市大朗镇水平村发生的故事
2014-10-20|文章来源:记者 左朝胜 通讯员 王祥明 |【
 

  广东省东莞市大朗镇水平村,这是一个盛产荔枝的小乡村。在一座长满了荔枝树的小山坡前面,本来是另一座长满荔枝的小山坡。如今,另一座小山坡不见了,3年前就被推土机夷为平地了,在平地之下的几十米处,还修建了一条近200米的隧道。隧道尽头右转,豁然出现一座几百米的庞大环形建筑。隧道里的设备叫做“直线加速器”,环形建筑的设备叫做“环形加速器”。两个设备加起来叫做“散裂中子源加速器”。

  后面那座长满了荔枝树的山坡上,支起了七个大字的牌子“中国散裂中子源”。水平村的乡亲们看不懂这几个字的意思。但是,看不懂的这件事儿注定要走进他们的生活。瞧,门前刚刚修好的那条高等级公路,名字就叫“中子源路”。10月17号,记者就是在手机上定了“东莞市大朗镇中子源路”的导航,才七转八弯地来到了这里。从荔枝园到中子源,这块土地上发生了什么?

  一

  3年前,广东省和中国科学院商定联合建设散裂中子源。经反复选址,最后定在了东莞市大朗镇水平村。东莞,中国制造业基地;大朗,广东省纺织专业镇;水平村,荔枝之乡。与之风马牛不相及的“散裂中子源”,又是什么玩意儿?

  记者两年前曾采访过诺贝尔奖得主、物理学家杨振宁博士,还专门就东莞的散裂中子源请教了他。杨振宁如此表述:中子源制造出来的是一束中子。中子在近代科学研究里,是一个非常重要的工具。所以,前些年美国造了一个很大的中子源。后来,欧洲、日本都建立了中子源。中子源对于物质的结构,对于生物方面的研究,都是必有的重要工具。我们知道平常要看一个极小东西,是用显微镜。可是,要看原子和分子的结构呢?举个例子,血里头有一种分子叫血红素,它是非常重要的,因为这个血红素,把氧气从空气里吸取进去,输送到身体里的各个细胞里,需要氧气的地方。第一步对血红素分子结构的了解,在20世纪50年代用了X光散射的技术研究出来了,就等于用了X光的显微镜。1962年,两个科学家因此获得了诺贝尔奖。

  可是对于血红素的全部结构,用这个X光显微镜看不出来。为什么呢?因为血红素是一个很大的分子,里头有很多元素,比如说氢、氮、氧。氢的原子比较小,氧、氮的分子比较大。用X光的显微镜,看不到那个小的,只能看到那些比较大的,所以要把整个血红素的分子结构完全弄懂的话,要换一个方法。什么方法呢?就是中子的散射,所以说中子可以补X光散射之不足,这就是中子源之所以重要的道理。

  在发现和使用中子的道路上,科学家与诺贝尔奖已经不再陌生。1932年查德威克(James Chadwick,1891—1974)发现中子。他精心设计实验,用α粒子轰击铍,再用铍产生的射线轰击氢、氮,结果打出了氢核和氮核。他认为,只有假定从铍中放出的射线是一种质量跟质子差不多的中性粒子,才能解释。因这种粒子不带电,所以称为中子。查德威克因此获得1935年诺贝尔物理学奖。1944年,哈恩因为发现了“重核裂变反应”,荣获诺贝尔化学奖……

  氢,属于质子。让人类深刻地记住了这个质子的事情,是1952年11月1日,美国在太平洋比基尼岛核试验基地爆炸了世界上的第一颗氢弹,它的当量相当于投向日本广岛那颗原子弹的800倍。当这颗氢弹在几百米高的钢架上起爆之后,整个小岛连同钢架都在巨大的爆炸场中沉入太平洋深处。如今,那个小岛只剩下了它的名字,变成了性感女郎最简约的三点式服装。

  质子的力量对这里的科学家来说还是不够,刚刚吊装的负氢离子源是整个加速器装置的起点,它产生的离子,还需要加速,再加速,加速到16亿电子伏特后“打靶”,轰击出中子。下一步,他们就要用中子来“看”人类从来都没有看见过的东西了!

  二

  东莞大朗镇水平村的散裂中子源加速器,目前在全世界属于第4台。前面的3台分别是美国、日本、英国。记者走下没有电梯的地下隧道,在安装现场,记者请教了来自中科院高能所的几位科学家,全世界第四台意味着什么?这些被广东的太阳晒得黝黑的科学家在与记者的交谈中,大致表述了三层意思,国力、技术和科研需求。

  一台大科学装置需要投入二十多亿人民币,国家出一部分、地方配套一部分,先得“不差钱”;再就是技术的研发必须达到建设的标准,这些年来国家“973”等项目的实施,为建设散裂中子源研发了成熟的技术,同时也培养了所需的科学人才队伍。既有粮草充足又有精兵强将,此时不干更待何时?!当然,还有最重要的一条,就是科研和产业的需要。

  除了中子诱发核裂变的发现导致了核武器和核能源的开发之外,中子是研究物质结构和动力学性质的理想探针。

  碰巧,记者近年来非常关注的我国海底水合物可燃冰的探查与开采。有研究预计,全世界海底可燃冰可供全人类使用3000年。科学家告诉我们,散裂中子源高压下的中子衍射技术,可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件,其研究成果将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据。

  散裂中子源还可应用于蛋白结合与膜蛋白通道和功能的中子衍射研究、石油输油管线裂纹成因研究、飞机涡轮叶片与轮盘焊接应力的中子衍射测量、航天器件辐照效应的地面模拟试验研究、肿瘤的放射性治疗研究等……作为21世纪学科前沿的重要研究平台,世界发达国家正把建设高性能散裂中子源作为提高科技创新能力的重要措施,并将其视为衡量一个国家科技综合实力的重要标准之一。

  三

  散裂中子源这个大科学装置,是广东省政府与中国科学院联合建设的,记者采访了科学家出身的广东省科技厅厅长黄宁生。黄宁生曾以中科院广州分院、广东省科学院院长身份参与这件事情在广东的发端与落户。黄宁生对记者说,广东省委省政府十分重视大科学装置的建设,目前已经引进了几个大科学装置在建设中,还有两三个现代物理方面的大科学装置正在引进的过程中。广东希望尽快形成一个大科学装置体系,为建设创新型广东,提升广东创新能力,奠定坚实的科学基础。

  10月15日安装的散裂中子源首台设备,在东莞理工大学已经调试了两年。东莞理工这座年轻的大学,因为散裂中子源而获得与国内一流大学一样建设高水平实验室的机会。据项目总指挥、中科院院士陈和生介绍,东莞理工学院与高能物理研究所共建了“中子探测与快电子技术实验室”“中国散裂中子源机电技术研发联合实验室”“中国散裂中子源先进材料联合实验室” 和“下一代互联网联合实验室”四个联合实验室。

  东莞市市长袁宝成接受科技报道记者采访时表示,东莞的历届市委、市政府都很重视科技创新工作,都很尊重科学家,对重大科技项目到东莞落户都十分支持。“土地资源稀缺的东莞为了项目的落户和建设,无偿提供了1000亩土地,同时还在土建和拆迁等方面提供了很大的帮助,这让项目的顺利实施提供了坚实的保障。”

  东莞市委书记徐建华曾在多个场合提到,东莞如今对人才是求贤如渴,并不断打造吸引人才的先发优势,实现人才从“所用”变“所在”,再到“所有”,让各类人才在东莞能实现人尽其才,才尽其用,为东莞的转型升级做出更多的贡献。据介绍,项目如今已有300多名专家常年在东莞工作,其中100多名已经落户东莞,项目吸引了大量高层次人才来东莞,为推动东莞人才工作起到了良好的促进作用。

  散裂中子源这样一个大科学装置落户东莞,将会为东莞引进一大批国内乃至世界顶尖的科学家,集聚一大批高端产业的实验用户,促使项目周边迅速崛起一座科技新城。东莞这个中国制造业基地,可能也会因此而产生一些业态的变化。

  那时,水平村这个荔枝之乡可能就变成了散裂中子源之乡。

  (文章来源:《科技日报》 2014年10月20日 第01版 今日要闻)


 
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