“超级显微镜”下的微观世界长什么样

本文转自:小康杂志
“超级显微镜”下的微观世界长什么样
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高能物理学家眼中的世界 , 是由质子、中子这样的微观粒子组成的 。中国科学院院士陈和生指挥建成的散裂中子源 , 像一台“超级显微镜” , 能从原子结构变化的细微层面 , 预判安全隐患 , 测试大国重器 。
大国重器——散裂中子源
1984年 , 拿到美国麻省理工学院博士学位后不久的陈和生 , 因为国家的需要回到祖国 , 成为我国第一个博士后 。听从热爱和使命的召唤 , 是他当时唯一的选择 。
“我回国的目的 , 是因为抱着一个信念:中国的科学技术 , 归根结底是要靠中国人 , 在自己的土地上奋斗才能实现的 。”陈和生始终秉持着“热爱祖国、为国家的事业去奋斗”的信念 。
陈和生是我国的粒子物理学家 , 76岁的他依然工作在科研一线 。他是中国科学院院士 , 现任国家重大科技基础设施散裂中子源工程指挥部总指挥、北京正负电子对撞机国家实验室主任、中国科学院高能物理研究所研究员 。他长期从事粒子物理实验研究 , 主持了重大科技基础设施北京正负电子对撞机重大改造工程 。
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几年前 , 他为探究锂电池性能到访日本实验站 , 但对方拒绝参观 。陈和生回忆起当年的情景:“当时所有的实验站都可以参观 , 就这个(散裂中子源实验站)我们不能进去参观 , 对方负责人说‘因为你们是竞争对手’ 。我只能笑笑 , 不能说什么 , 但回来我们自己要做!”
散裂中子源究竟是什么?中国散裂中子源建成之后取得了哪些科研成果?
简单来说 , 散裂中子源就是一种“超级显微镜” , 其散射的中子如同“探针” , 可以清晰检测物质的内部结构 , 因此被认为是当今人类深度探索微观世界的有力工具 。它广泛应用于新材料研发、关键零部件的性能检测、癌症治疗等热门领域 , 为材料科学、生命科学、环境科学等基础研究 , 提供了先进的现代技术平台 , 对解决前沿科学问题具有重大意义 , 是当之无愧的“国之重器” 。
高铁的安全性能也和散裂中子源息息相关 。陈和生解释:“就像是人累了会疲劳 , 高铁的车轮久了也会产生金属疲劳 。” “二十年前坐火车 , 到了一个大站停20分钟 , 就有一位工人师傅拿着榔头一个个轮子去敲 , 听车轮有没有裂纹的声音 。但是现在高铁到站只停留三五分钟 , 不可能有机会用敲打的方法去检查每个轮子 , 因此必须要用现代科学的手段去检查 。”“我们可以用中子散射来看看 , 刚造好的轮子跑了一万公里、六万公里、十万公里 , 轮子里面层与层之间原子结构的变化 , 层与层之间有没有位移 , 如果位移大了就会断裂 。”
散裂中子源研究所产生出来的新技术 , 还有一项是硼中子靶向治癌 。硼中子靶向治癌 , 是一种新的精准治疗癌症的二维技术 。“这种治疗方法 , 相信会开辟癌症放射治疗一个新的篇章 。它最大的优点 , 就是能够治疗那些弥散的 , 甚至扩散的癌 。我们正在进行动物实验 , 一年以后将要开展临床试验 , 完成了临床试验以后就可以进行临床治疗 。”陈和生表示 , 希望今年底可以开展临床试验:“这种技术需要的靶向药物 , 也是目前研究的热点 , 希望国内做药、研究硼化学的相关人士一起努力 , 找到效果更好的靶向药物 , 为人民健康服务 。”