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從 荔 枝 園 到 中 子 源

  • 發(fā)布時(shí)間:2014-10-20 01:30:26  來源:科技日?qǐng)?bào)  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  本報(bào)記者 左朝勝 通訊員 王祥明

  廣東省東莞市大朗鎮(zhèn)水平村,這是一個(gè)盛產(chǎn)荔枝的小鄉(xiāng)村。在一座長滿了荔枝樹的小山坡前面,本來是另一座長滿荔枝的小山坡。如今,另一座小山坡不見了,3年前就被推土機(jī)夷為平地了,在平地之下的幾十米處,還修建了一條近200米的隧道。隧道盡頭右轉(zhuǎn),豁然出現(xiàn)一座幾百米的龐大環(huán)形建筑。隧道里的設(shè)備叫做“直線加速器”,環(huán)形建筑的設(shè)備叫做“環(huán)形加速器”。兩個(gè)設(shè)備加起來叫做“散裂中子源加速器”。

  后面那座長滿了荔枝樹的山坡上,支起了七個(gè)大字的牌子“中國散裂中子源”。水平村的鄉(xiāng)親們看不懂這幾個(gè)字的意思。但是,看不懂的這件事兒注定要走進(jìn)他們的生活。瞧,門前剛剛修好的那條高等級(jí)公路,名字就叫“中子源路”。10月17號(hào),記者就是在手機(jī)上定了“東莞市大朗鎮(zhèn)中子源路”的導(dǎo)航,才七轉(zhuǎn)八彎地來到了這里。從荔枝園到中子源,這塊土地上發(fā)生了什么?

  

  3年前,廣東省和中國科學(xué)院商定聯(lián)合建設(shè)散裂中子源。經(jīng)反復(fù)選址,最后定在了東莞市大朗鎮(zhèn)水平村。東莞,中國制造業(yè)基地;大朗,廣東省紡織專業(yè)鎮(zhèn);水平村,荔枝之鄉(xiāng)。與之風(fēng)馬牛不相及的“散裂中子源”,又是什么玩意兒?

  記者兩年前曾采訪過諾貝爾獎(jiǎng)得主、物理學(xué)家楊振寧博士,還專門就東莞的散裂中子源請(qǐng)教了他。楊振寧如此表述:中子源制造出來的是一束中子。中子在近代科學(xué)研究里,是一個(gè)非常重要的工具。所以,前些年美國造了一個(gè)很大的中子源。后來,歐洲、日本都建立了中子源。中子源對(duì)于物質(zhì)的結(jié)構(gòu),對(duì)于生物方面的研究,都是必有的重要工具。我們知道平常要看一個(gè)極小東西,是用顯微鏡。可是,要看原子和分子的結(jié)構(gòu)呢?舉個(gè)例子,血里頭有一種分子叫血紅素,它是非常重要的,因?yàn)檫@個(gè)血紅素,把氧氣從空氣里吸取進(jìn)去,輸送到身體里的各個(gè)細(xì)胞里,需要氧氣的地方。第一步對(duì)血紅素分子結(jié)構(gòu)的了解,在20世紀(jì)50年代用了X光散射的技術(shù)研究出來了,就等于用了X光的顯微鏡。1962年,兩個(gè)科學(xué)家因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

  可是對(duì)于血紅素的全部結(jié)構(gòu),用這個(gè)X光顯微鏡看不出來。為什么呢?因?yàn)檠t素是一個(gè)很大的分子,里頭有很多元素,比如說氫、氮、氧。氫的原子比較小,氧、氮的分子比較大。用X光的顯微鏡,看不到那個(gè)小的,只能看到那些比較大的,所以要把整個(gè)血紅素的分子結(jié)構(gòu)完全弄懂的話,要換一個(gè)方法。什么方法呢?就是中子的散射,所以說中子可以補(bǔ)X光散射之不足,這就是中子源之所以重要的道理。

  在發(fā)現(xiàn)和使用中子的道路上,科學(xué)家與諾貝爾獎(jiǎng)已經(jīng)不再陌生。1932年查德威克(James Chadwick,1891—1974)發(fā)現(xiàn)中子。他精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),用α粒子轟擊鈹,再用鈹產(chǎn)生的射線轟擊氫、氮,結(jié)果打出了氫核和氮核。他認(rèn)為,只有假定從鈹中放出的射線是一種質(zhì)量跟質(zhì)子差不多的中性粒子,才能解釋。因這種粒子不帶電,所以稱為中子。查德威克因此獲得1935年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1944年,哈恩因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了“重核裂變反應(yīng)”,榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)……

  氫,屬于質(zhì)子。讓人類深刻地記住了這個(gè)質(zhì)子的事情,是1952年11月1日,美國在太平洋比基尼島核試驗(yàn)基地爆炸了世界上的第一顆氫彈,它的當(dāng)量相當(dāng)于投向日本廣島那顆原子彈的800倍。當(dāng)這顆氫彈在幾百米高的鋼架上起爆之后,整個(gè)小島連同鋼架都在巨大的爆炸場中沉入太平洋深處。如今,那個(gè)小島只剩下了它的名字,變成了性感女郎最簡約的三點(diǎn)式服裝。

  質(zhì)子的力量對(duì)這里的科學(xué)家來說還是不夠,剛剛吊裝的負(fù)氫離子源是整個(gè)加速器裝置的起點(diǎn),它產(chǎn)生的離子,還需要加速,再加速,加速到16億電子伏特后“打靶”,轟擊出中子。下一步,他們就要用中子來“看”人類從來都沒有看見過的東西了!

  

  東莞大朗鎮(zhèn)水平村的散裂中子源加速器,目前在全世界屬于第4臺(tái)。前面的3臺(tái)分別是美國、日本、英國。記者走下沒有電梯的地下隧道,在安裝現(xiàn)場,記者請(qǐng)教了來自中科院高能所的幾位科學(xué)家,全世界第四臺(tái)意味著什么?這些被廣東的太陽曬得黝黑的科學(xué)家在與記者的交談中,大致表述了三層意思,國力、技術(shù)和科研需求。

  一臺(tái)大科學(xué)裝置需要投入二十多億人民幣,國家出一部分、地方配套一部分,先得“不差錢”;再就是技術(shù)的研發(fā)必須達(dá)到建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn),這些年來國家“973”等項(xiàng)目的實(shí)施,為建設(shè)散裂中子源研發(fā)了成熟的技術(shù),同時(shí)也培養(yǎng)了所需的科學(xué)人才隊(duì)伍。既有糧草充足又有精兵強(qiáng)將,此時(shí)不干更待何時(shí)?!當(dāng)然,還有最重要的一條,就是科研和產(chǎn)業(yè)的需要。

  除了中子誘發(fā)核裂變的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了核武器和核能源的開發(fā)之外,中子是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的理想探針。

  碰巧,記者近年來非常關(guān)注的我國海底水合物可燃冰的探查與開采。有研究預(yù)計(jì),全世界海底可燃冰可供全人類使用3000年??茖W(xué)家告訴我們,散裂中子源高壓下的中子衍射技術(shù),可用來研究可燃?xì)怏w甲烷水合物的形成機(jī)制和穩(wěn)定條件,其研究成果將為安全、高效地開采和利用可燃冰提供科學(xué)依據(jù)。

  散裂中子源還可應(yīng)用于蛋白結(jié)合與膜蛋白通道和功能的中子衍射研究、石油輸油管線裂紋成因研究、飛機(jī)渦輪葉片與輪盤焊接應(yīng)力的中子衍射測量、航天器件輻照效應(yīng)的地面模擬試驗(yàn)研究、腫瘤的放射性治療研究等……作為21世紀(jì)學(xué)科前沿的重要研究平臺(tái),世界發(fā)達(dá)國家正把建設(shè)高性能散裂中子源作為提高科技創(chuàng)新能力的重要措施,并將其視為衡量一個(gè)國家科技綜合實(shí)力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

  

  散裂中子源這個(gè)大科學(xué)裝置,是廣東省政府與中國科學(xué)院聯(lián)合建設(shè)的,記者采訪了科學(xué)家出身的廣東省科技廳廳長黃寧生。黃寧生曾以中科院廣州分院、廣東省科學(xué)院院長身份參與這件事情在廣東的發(fā)端與落戶。黃寧生對(duì)記者說,廣東省委省政府十分重視大科學(xué)裝置的建設(shè),目前已經(jīng)引進(jìn)了幾個(gè)大科學(xué)裝置在建設(shè)中,還有兩三個(gè)現(xiàn)代物理方面的大科學(xué)裝置正在引進(jìn)的過程中。廣東希望盡快形成一個(gè)大科學(xué)裝置體系,為建設(shè)創(chuàng)新型廣東,提升廣東創(chuàng)新能力,奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

  10月15日安裝的散裂中子源首臺(tái)設(shè)備,在東莞理工大學(xué)已經(jīng)調(diào)試了兩年。東莞理工這座年輕的大學(xué),因?yàn)樯⒘阎凶釉炊@得與國內(nèi)一流大學(xué)一樣建設(shè)高水平實(shí)驗(yàn)室的機(jī)會(huì)。據(jù)項(xiàng)目總指揮、中科院院士陳和生介紹,東莞理工學(xué)院與高能物理研究所共建了“中子探測與快電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”“中國散裂中子源機(jī)電技術(shù)研發(fā)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”“中國散裂中子源先進(jìn)材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室” 和“下一代互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”四個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

  東莞市市長袁寶成接受科技報(bào)道記者采訪時(shí)表示,東莞的歷屆市委、市政府都很重視科技創(chuàng)新工作,都很尊重科學(xué)家,對(duì)重大科技項(xiàng)目到東莞落戶都十分支持。“土地資源稀缺的東莞為了項(xiàng)目的落戶和建設(shè),無償提供了1000畝土地,同時(shí)還在土建和拆遷等方面提供了很大的幫助,這讓項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的保障?!?/p>

  東莞市委書記徐建華曾在多個(gè)場合提到,東莞如今對(duì)人才是求賢如渴,并不斷打造吸引人才的先發(fā)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)人才從“所用”變“所在”,再到“所有”,讓各類人才在東莞能實(shí)現(xiàn)人盡其才,才盡其用,為東莞的轉(zhuǎn)型升級(jí)做出更多的貢獻(xiàn)。據(jù)介紹,項(xiàng)目如今已有300多名專家常年在東莞工作,其中100多名已經(jīng)落戶東莞,項(xiàng)目吸引了大量高層次人才來東莞,為推動(dòng)?xùn)|莞人才工作起到了良好的促進(jìn)作用。

  散裂中子源這樣一個(gè)大科學(xué)裝置落戶東莞,將會(huì)為東莞引進(jìn)一大批國內(nèi)乃至世界頂尖的科學(xué)家,集聚一大批高端產(chǎn)業(yè)的實(shí)驗(yàn)用戶,促使項(xiàng)目周邊迅速崛起一座科技新城。東莞這個(gè)中國制造業(yè)基地,可能也會(huì)因此而產(chǎn)生一些業(yè)態(tài)的變化。

  那時(shí),水平村這個(gè)荔枝之鄉(xiāng)可能就變成了散裂中子源之鄉(xiāng)。

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