中大新聞網廣州11月13日電（記者李建平、朱嘉豪）“中山大學，您已經進入高能非彈譜儀散射室……”“滴——”一聲刷卡聲后，向右轉動鑰匙，厚重的混凝土蓋子緩緩移開，揭開了“高能非彈譜儀”的神秘面紗。
11月12日，由中山大學與中國散裂中子源合作建設的高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀，正式揭牌。
中山大學黨委書記陳春聲，中國科學院院士、中山大學校長高松和中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳等共同為“高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀”揭牌
國家需要的“5號線”，已就位！
“無論多難，國家需要的事，就是正確的事，就是應該做的事。”高能非彈譜儀的參建者之一，中山大學物理學院中子科學與技術中心主任、教授王猛說。
高能非彈譜儀，填補的是我國中高能非彈性中子散射的空白，正是國家需要的事。
中子，一種肉眼無法分辨的粒子，卻是極重要的科研工具。在醫院拍X光片，我們可以獲知身體的狀況，從而對癥下藥。而中子可以給大塊金屬、合金拍片，它能夠跟物質中的原子核碰撞，是一個具有極強穿透能力的“超級顯微鏡”，能夠對材料做無損、微觀的研究，是前沿科學研究的利器。
中國散裂中子源，這一舉國矚目的大科學裝置，正是在此背景下，于2018年建設成功。從中子源發散出去，一共設計了20條譜儀線路，他們就像“超級顯微鏡”的不同鏡頭，滿足不同的科研需求，然而因為技術難度大，建設成本高，首期建設的三臺譜儀不包括非彈性中子散射譜儀。
中國散裂中子源中心
“非彈性中子散射譜儀是通過測量物質的自旋波和聲子譜等動力學性質研究構成物質的原子之間微觀相互作用的專門儀器設備，是美國、英國、日本散裂中子源上最重要的一類譜儀。”王猛說，“以前，中國科研人員不得不去國外開展研究，研究時間和內容受到很大的約束。”
以服務國家戰略為己任的中山大學，從2017年起，就在積極推動與中國散裂中子源合作建設高能非彈性中子散射譜儀。2019年，歷經多輪論證，雙方簽署合作協議，啟動譜儀建設。
5號位的高能直接幾何非彈性譜儀模型
今天，走進位于東莞的中國散裂中子源，5號線“高能非彈譜儀”已就位。“中大綠”的外墻顏色，顯示著其“血緣”，中山大學的又一大科研平臺取得里程碑式的進展。
高能直接幾何非彈性中子散射飛行時間譜儀外貌
高能非彈譜儀將與中山大學的超算中心、天琴中心、南方海洋實驗室、“中山大學”號、“中山大學極地”號、精準醫學科學中心、綠色化學與分子工程研究院等大平臺一起，集群合力，服務國家。
攻堅克難，他們打破了“不可能”
前途光明，然而道路曲折，“高能非彈譜儀”的建設過程同樣如此。
在“高能非彈譜儀”的揭幕儀式上，中國科學院院士、中山大學校長高松說：“在過去的四年里，散裂中子源科學中心譜儀建設團隊和學校物理學院等相關團隊克服了疫情的影響，突破了斬波器、散射腔、探測器等一系列關鍵技術，攻堅克難，落實譜儀建設任務。”
高松校長致辭
譜儀建設期間突發疫情，很多部件在國內外不同企業、研究單位的研發和加工建造，受到很大影響。更重要的是，譜儀的關鍵技術被國外封鎖，需要自主攻關，在散裂中子源科學中心建設團隊的共同努力下，突破了一個個技術難關。
中山大學物理學院中子科學與技術中心副主任、副教授劉新智用一個小細節描述了建設難度：中子撞擊樣品后，就像在水桶中點亮一只燈泡，粒子向四周發散，最后被桶壁的探測器監測到。為了降低誤差，需要在樣品周圍安裝徑向準直器，為中子提供筆直的通路。這要求材料能夠不停地接受輻射，但自身不向外散射粒子。這種輻射吸收材料往往呈粉末狀，傳統的做法是把粉末涂到布或者金屬片上加以固定，但使用的粘合劑往往又會帶入新的散射源，造成新的實驗誤差。
對于一項極端精密的儀器而言，需要克服一切外界干擾。劉新智說：“我們所做的努力，是為了降低本底，這是非常有收益的一件事情，但也是最難的一件事情。”
譜儀聯合建設團隊成員代表合影
高能非彈譜儀的建設開辟了新的市場，帶動了國內高科技企業的發展。重達30多噸、內部高真空的異形散射倉，就是在合肥科學島上生產制造的。譜儀的部件幾乎都是非標品，國內廠家從未生產過。通過參與高能非彈譜儀的建設，許多科技企業的能力得到了提升。“做好了這一件事情，下面就可以做更多的事情。”王猛說，大科學裝置“沿途下蛋”，推動科技成果轉化應用。
費米斬波器是非彈性中子譜儀上的關鍵部件，其內部是一片片細小的硅片，需要通過一分鐘36000轉的高速旋轉過濾中子束，對制造工藝的要求非常高。硅片內部哪怕有一點點應力，高速旋轉下都會直接破碎，而且還會打碎其他的硅片。
譜儀建設團隊和企業合作設計建設出了國產高透射率、低泄漏率的費米斬波器，基本滿足了設備調試的需求。
中國散裂中子源副研究員任清勇說：“這些挑戰對于國內科研人員和企業都是全新的事情，沒有人做出來過，只能不停地解決問題。”
中國科學奇跡背后是無數勤奮的中國科學家
“高能非彈譜儀的建設中，很多時候都是摸著石頭過河，我看著這些年輕人一步步解決問題，最終完成了看似不可能的任務。”中山大學物理學院黨委書記、教授趙福利說。
2016年，王猛30歲，回國后便成為譜儀的規劃建設的一員，而當時的他，跟中子譜儀相關的經歷，只是在國外的譜儀上做過科研。
從“用戶”到“制造者”，趙福利教授感慨，這也是多年來，中國許多大科研平臺建設、科學事業發展的一個縮影，在國外留學時見過、用過，回國就開始承擔自建的任務，從學習國外，到自主自強。
早在2006年，中山大學物理學院就主辦了中國散裂中子源區域合作會議，積極謀劃參與中子源建設和使用。2010年，又召開了國家中子源多學科應用研討會。
劉新智在回國前曾長期在國外中子源工作。他感觸最深的是中國科學家的勤奮。一個中子散射實驗，外國科學家就帶一個樣品，但中國科學家帶去的至少有十個樣品。“大家恨不得把機器降溫的時間都用來做實驗，恨不得把帶來的樣品都做完，根本就不想睡覺。凌晨三點出實驗結果，凌晨四點就要出分析結果了。”
中國科學家的勤奮和“不服”，造就了中國科學的高速度發展。他們以主人翁的姿態，面向人才培養，面向學科前沿，面向國家需求奮進。
“在國外，譜儀科學家就只負責支持用戶做實驗，做完工作就可以回家了。而回國之后，我要思考的是，國家需要譜儀做什么，譜儀如何設計才能更好地服務國內的學術界，給國家帶來更多的科技進步。”劉新智說。
高能非彈譜儀的建設在吸引國外人才回流的同時，也提升了相關領域人才培養，推動學科交叉，促進復合型創新人才培養。中山大學特意為高能非彈譜儀新增了15名專項博士研究生。這些博士面向譜儀的學科發展設置，采取雙導師制。一名導師為中山大學物理學院的教授，指導提出科學問題，另一名導師為散裂中子源的導師，提供譜儀實驗操作方面的支持。博士生的研究方向需要與中子科學或譜儀密切相關。
此前，王猛團隊發現了全新的鎳基超導體，他們通過材料生長、表征等手段發現了液氮溫區的超導電性，但要解決高溫超導機理，離不開非彈性中子散射譜儀。“這臺譜儀有望進一步破解高溫超導機理。”王猛說，在這臺設備上，中國科學家可以開展許多探索性工作，進而為重大原始創新創造可能。
高能非彈譜儀建成后，將為大灣區乃至全國、全世界中子科學研究者提供交流平臺，為凝聚態物理、材料科學等領域提供新的研究手段，對于新材料開發和機理研究具有重要意義。
中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳在揭幕儀式上說：“接下來，我們和中大雙方將盡快完成譜儀的調試，早日投入正式運行，充分發揮譜儀的優勢，加強交流合作，推動開放共享，一起努力產出重要的科學成果，為相關學科的基礎前沿和應用研究提供一個國際先進的研究平臺。”
文稿終審：黨委宣傳部 黃艷
