年5月22日,“科普中国-我是科学家”第34期“突破想象力!”演讲现场,中国科学院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生带来演讲:《松山湖水平散裂中子生》。
以下为陈和生演讲实录:
.05.22深圳
大家下午好,我是陈和生,非常高兴能有机会来给大家介绍中国散裂中子源。
演讲嘉宾陈和生:《松山湖水平散裂中子生》
拍摄:Vphoto
昔日荔枝林,今日中子源
散裂中子源就在离深圳很近的地方。大家看,下面这张图片就是松山湖,离今天的现场大概40公里。
昔日的松山湖图景(左),如今的散裂中子源(右)
散裂中子源供图
这个地方本来盛产优质荔枝品种“糯米糍”,但年被我们选中,也是因为它是一个最适合建设大科学装置的地方。我们在年动工,经过了6年半建设,筑成了散裂中子源。
它包括直线加速器,会产生8千万电子伏特的质子,然后送到快循环加速器里。所谓“快循环”,就是每一秒钟25个赫兹,或者叫25个循环。
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散裂中子源供图
把8千万电子伏特的质子加速到16亿电子伏特(速度相当于0.9倍光速),再去打中间的靶站,就会产生散裂中子,然后我们用测量仪器来收集散裂中子的各项信息。
我们在年8月28日,在本土成功实现了散裂中子源运行,正可谓——松山湖水平,散裂中子生。
我国首台脉冲式散裂中子源顺利建成
散裂中子源供图
物理学的世纪
为什么要建设散裂中子源这样的大科学装置?
回顾上世纪物理学的进展,二十世纪是名副其实的物理学的世纪,物理学在这个世纪里经过了三次大跨越。
一百多年前,我们发现原子是由电子和原子核组成的,后来又发现原子核是由质子和中子组成的。上世纪六七十年代,我们最后发现质子和中子不是物质结构的最终单元,它们都是由更小的粒子——夸克所构成的。当时中国科学家给它起名叫“层子”。每一个质子和中子都包含三个夸克,夸克非常奇妙,它的电荷是1/3和2/3。
为了研究物质结构的三次大跨越,就需要建设非常大的加速器。因为被研究的物质结构越来越小时,需要越来越高的能量去分解物质。为了获得能量大的粒子,就需要建造非常大的加速器。北京正负电子对撞机周长米,日内瓦欧洲核子研究中心的加速器周长27公里。只有用这么大的科学装置才能够得到非常高能量的粒子,才能去研究微观世界,去找到构成物质的最小单元,并研究它相互作用的规律。
上一个世纪三次大跨越,最终产生了深远影响。
一个是它变成了生产力,如大亚湾核电站,江门核电站——我们利用江门核电站中微子来做实验。如今强调绿色能源,强调碳中和,而核电是非常重要的清洁能源。利用核医学成像来诊断身体有无疾病,利用工业CT来检查设备有无缺陷,利用放射性加速器疗法去治疗癌症等等,这些都是上一个世纪物理学研究的成果转化。这种成果转化,也包括大家现在用的计算机、手机、GPS导航的开发。
还有一方面重要影响,就是它使社会*治发生了巨大变化。核武器的诞生,源于核物理研究。从年第一个原子弹在日本广岛爆炸以来,核武器一直是国际*治一个非常敏感、非常复杂的问题。
演讲嘉宾陈和生:《松山湖水平散裂中子生》
拍摄:Vphoto
还有另外一个影响可能不被人所熟知。如今我们天天都在上网,看新闻,跟朋友聊天,网上购物,那么网页是怎么产生的?它实际上也是粒子物理研究的副产品。
年,为了大型科学实验的合作,网页在欧洲核子研究中心被发明出来。这项大型科学项目包含四个实验,每个实验有几千个科学家合力完成。他们分布在全世界,东到日本,然后到中国、印度、巴基斯坦;西到欧洲,到美国的东海岸纽约、中部芝加哥、西海岸旧金山,一直到夏威夷,跨越时间差二十个小时。那时没有现在方便的电话,更不会有免费的