什么是中子？

世界上的物質(zhì)是由分子和原子構(gòu)成的，原子就像是原子核和核外電子的微小太陽系，質(zhì)子和中子構(gòu)成了原子核。

中子作為組成原子核的基本粒子之一，不帶電，因此被稱為中子。它是由劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的英國物理學(xué)家詹姆斯·查德威克于1932年發(fā)現(xiàn)的。中子對輕的原子核非常敏感，能夠精確測得分子結(jié)構(gòu)中的氫原子位置，還能定位“摻雜”在重原子中的其他輕原子。中子的這種特性，使它能夠“拍攝”到材料的微觀結(jié)構(gòu)，跟蹤正在運(yùn)動(dòng)中的原子核分子的行為。

什么是中子源？ 

中子源是能夠產(chǎn)生中子的裝置，進(jìn)行中子核反應(yīng)、中子衍射等中子物理實(shí)驗(yàn)的必要設(shè)備。要用中子研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，必須有一個(gè)適當(dāng)?shù)闹凶釉础?/p>

最早使用的是放射性同位素中子源，但強(qiáng)度較低，壽命有限。20世紀(jì)用于中子核物理研究的主要中子源，是用低能粒子加速器產(chǎn)生的帶電粒子束轟擊靶而產(chǎn)生的中子，其能量單一、脈沖性好，但中子產(chǎn)生效率較低。反應(yīng)堆中子源中子通量高，應(yīng)用最為廣泛，但由于反應(yīng)堆散熱技術(shù)的限制，使其最大中子通量受到限制。

散裂中子源的出現(xiàn)則突破了反應(yīng)堆中子源中子通量的極限。

什么是散裂中子源？

簡單地說，散裂中子源就是一個(gè)用中子來了解微觀世界的工具。當(dāng)一個(gè)高能質(zhì)子打到重原子核上時(shí)，一些中子被轟擊出來，這個(gè)過程被稱為散裂反應(yīng)。被轟擊的原子核溫度升高，更多的中子就會(huì)“沸騰”起來并脫離原子核的束縛。

如果將一個(gè)壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會(huì)立刻蹦出來，而更多的球則會(huì)彈跳并翻出筐外，散裂反應(yīng)與這個(gè)過程很相似。每個(gè)與原子核相作用的質(zhì)子能夠轟擊出20到30個(gè)中子。

從上世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來的、基于先進(jìn)加速器技術(shù)的散裂中子源是目前世界上最先進(jìn)的中子源，它的基本原理是用高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器產(chǎn)生能量在1GeV以上的質(zhì)子束轟擊重元素靶（如鎢或鈾），在靶中發(fā)生散裂反應(yīng)，產(chǎn)生大量的中子。