中国散裂中子源： “超级显微镜”带你格物探微观世界( 三 )_3月2日

通俗来说，CSNS是用中子散射的方式来探索微观世界的工具，陈和生形象地称它就像“超级显微镜”，是研究物质材料微观结构的理想探针。

在现代科学诞生之前，人类是用肉眼观察世界。后来，科学家发明了光学显微镜，我们第一次看到了肉眼无法直接观察到的微观世界。而电子显微镜比光学显微镜的分辨率还要高1000倍左右，可以看到更小的病毒。人类对微观世界的探索随着技术手段的提高，越来越走向深入，“超级显微镜”散裂中子源应运而生。

中子散射是探索物质微观结构的有力手段之一。中子和光一样，具有波粒二象性，既有波的性质，可以反射、折射、衍射、吸收，也具有粒子的性质，可以弹射、散射等。中子由于不带电，不易受到带电质子和电子的阻碍，能比其他探测方式更为轻松地穿透物质。中子束打到被研究的样品身上，大多数会不受任何阻碍地穿过样品，但有些中子会与研究对象的原子核发生相互作用，其运动方向也会发生改变，向四周散射。测量中子散射的轨迹及其能量和动量的变化，就可以精确地反推出物质的结构。

中子散射和我们熟悉的X射线类似。X射线散射对含电子数目多的原子比较敏感，但要探测氢原子等轻元素就十分困难了。中子散射则对原子核敏感，特别是对碳、氢、氧等原子核敏感，还可以区分同位素。研究含有大量氢、氧、氮原子的生物大分子，中子散射具有更大的优势。