拍摄微观世界“纪录片”将使用“超级相机”

原标题：我国首台高能非能谱仪完成接收“超级相机”，为微观世界拍摄纪录片“纪录片”。不久前，在广东东莞中国散裂中子源，首台高能直接几何非几何中子散射飞行时间谱仪正式完成验收并交付使用。中山大学与散裂中子源科学中心联合研制建造的大型科学仪器，用于观测微观物质世界的结构和动力学性质，填补了我国100毫电子伏以上偶然中子散射的空白。 “如果把传统的科学仪器比作人眼，那么这款光谱仪就是一台‘超级相机’，可以在皮秒（万亿分之一秒）时间尺度上准确捕捉物质内部原子和分子的动态，并记录微观现象。建造团队成员、中山大学物理学院副教授刘新智说：“这就像为物体的微观世界拍摄一部纪录片‘纪录片’。”“超级相机”是如何在微观世界中详细呈现的？刘新智说，这款“超级相机”的工作原理是通过测量构成物质的原子之间的微观相互作用，通过测量动态特性来研究物质的微观相互作用。因此，巨型科学家不再使用仪器直接观察成像，而是利用中子的不带电和高穿透性来探测材料内部的微观运动，当中子与材料中的原子核或电子发生“意外碰撞”时，中子会改变其速度和方向，从而获得动态信息。里面的材料可以减少。中山大学物理学院副院长王猛表示，这款光谱仪可以获取中子散射后的分布和能量变化的空间信息，确定材料微观结构在动量和能量空间的动态行为，确定材料内部磁性原子相互作用的强度，为物理、化学、生物、材料等学科的前沿基础研究提供支撑平台。“通过其独特的视角，科学家可以看到前所未有的微观世界。”王猛表示，在高温超导研究领域，该光谱仪可以精确测量超导体中的旋转涨落，测量超导材料的声子谱密度，为揭示高温超导机理提供关键实验证据；在烯领域rgy材料，该光谱仪可以测量热电材料声子谱的空间分布，为更高性能热电材料的设计提供指导；在生物医学领域，通过中子散射技术，科学家可以研究生物分子在更接近生理环境的条件下的运动，为新药的研发开辟新途径。这种强大而宝贵的武器的建造过程极其困难。中山大学副校长郑跃介绍，2017年，中山大学与中国科学院高能物理研究所签署战略合作协议。经过两年论证和前期研究，确定建设第一台高能非弹性中子散射谱仪，并于2019年开始建设；多位贵族技术团队通力合作，自主研发ke中子斩波器、超大真空散射腔等部件； 2023年1月，中子成功输出至谱仪。随后光谱仪进入波段调试阶段，对当年标准钒样品的声子谱进行测量，采集到第一个偶然散射信号。王猛表示，经过两年多的调试，这款“超级相机”的各项指标均达到国际水平。利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可以实现多波长模式和单波长模式之间的快速切换；谱仪提供的高低温环境和磁场环境可以覆盖大部分偶然中子散射实验情况。这个“超级相机”向国内外研究人员开放，服务国家战略需求，培养专业人才。目前，施工团队已开始开发光谱仪样品的 p 分析模块的多场加载。该项目得到了国家重大科研仪器研制项目的支持。