种下神器 升起高地

本文转自：南方日报

从科学装置看自立自强

种下神器 升起高地

位于东莞的中国散裂中子源。南方日报记者 孙俊杰 摄

20多年后的今天，给高端物理材料“做CT”的科研利器，有了“中国方案”。

1998年6月，一列正在行驶的德国城际快车脱轨，事故造成101人死亡、105人受伤。事故车的车轮被运往位于牛津郡的英国散裂中子源检测，结果显示，罪魁祸首正是车轮老化引起的内部裂痕。

这是大科学装置散裂中子源探索微观世界的一次生动实践。2018年以前，全世界仅有英、美、日三国拥有这一“神器”，中国是第四个拥有散裂中子源的国家。

近日，记者探访位于东莞市松山湖科学城的“国之重器”——中国散裂中子源。它的核心关键设备经过24小时无故障运行，已顺利通过验收。至此，中国散裂中子源二期工程关键加速器核心设备的国产化率接近100%。

放眼湾区，深圳、东莞、惠州、江门等地，国家重大科技基础设施相继落地，国际一流人才纷至沓来，大湾区科技创新春潮涌动，打开无限广阔的想象空间。

●撰文：唐卓 吴擒虎 郑家琪

大平台，硬实力

跟着航拍镜头俯瞰，一片依山而建、造型独特的建筑群映入眼帘，远处山坡上，“中国散裂中子源”七个苍劲有力的大字熠熠生辉。

散裂中子源是用于洞悉微观世界的大科学装置，它又被称为“超级显微镜”。其探微格物的工具是构成原子核的基本粒子之一：中子。由于中子不带电和穿透性强的特性，科学家们一直将之视为探索微观世界的理想“探针”。

中国科学院院士、中国散裂中子源总指挥陈和生以一个比喻生动地阐述了散裂中子源的工作原理：“假设面前有一张看不见的网，我们不断朝网扔玻璃弹珠，有的穿网而过，有的打在网上。如果我们把这些弹珠的运动轨迹记录下来，就能大致推测出网的形状；如果我们以高密度、高强度去发射弹珠，甚至可以推断出这张网的材质。”

中国散裂中子源就是不断制造弹珠、发射弹珠的“超级工厂”。2019年，这一国家级大科学装置完成首轮开放运行任务，到2023年，已运行超过5000小时。随着高校、科研平台不断向散裂中子源提出更高要求，二期工程的建设被提上日程。

去年11月，好消息传来——应用于二期工程直线加速器超导椭球腔的首台全国产化648MHz/1.2MW速调管通过各项指标测试，顺利完成验收。这意味着国内P波段大功率速调管打破依赖进口的局面，且二期工程关键加速器核心设备的国产化率接近100%。

中国科学院高能物理研究所副所长王生在接受采访时表示，二期工程将把散裂中子源最主要的技术指标：质子束流的功率提升5倍，同时新建9台中子谱仪。二期工程完工后，散裂中子源的研究能力将基本覆盖所有中子散射（应用领域）。

暖阳和煦，鹏城多彩，漫步其中，鹏城云脑Ⅲ、国家超级计算深圳中心（二期）等大科学装置错落分布，碧水蓝天与科学故事相得益彰，描绘出一幅科创绿林的美丽画卷。

脑解析与脑模拟重大科技基础设施坐落在光明科学城中，它是全球首个跨物种、跨尺度的智能生命健康基础设施。围绕解决“重大脑疾病发生和干预的神经机制及诊疗策略”这一核心问题，为实现建制化科研和承接国家重大科研计划提供技术支撑和平台保障。

将目光聚焦到江门，位于地下700米的空间别有洞天，外形呈巨大球状结构的江门中微子实验探测器正如火如荼地开展建设。该装置以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数为主要科学目标，并进行其他多项科学前沿研究，预计2024年建成运行，届时将成为国际中微子研究的中心之一。

大平台聚硬实力，截至目前，中国科学院共在广东布局建设7个大科学装置，彰显湾区科创硬核魅力。

大装置，硬突破

位于地面13—18米深的地下，是微观粒子徜徉的世界。镜头拉升至地面，中国散裂中子源宽敞明亮的办公大厅内整齐排列着靶站和谱仪。

谱仪是利用中子散射来测量物质的微观结构和动力学的装置，如果将散裂中子源看作一台“超级显微镜”，那么，谱仪就是这台显微镜的镜头。可用的镜头种类越多，科学家们探索微观世界就越得心应手。

“以前，我国不具备非弹性中子散射研究的实验条件，中国人想做研究，要向其他国家中子源申请。”中山大学物理学院副院长、教授王猛表示，向其他国家中子源申请常出现排不上号的情况，有时候甚至需要等待18个月之久。

去年11月，中山大学和散裂中子源科学中心联合建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（下称“高能非弹谱仪”）揭牌，为研究高温超导材料、能源材料、磁性材料的内部机理提供帮助。高能非弹谱仪建成后，王猛和团队不再受限于国外中子源，将开展更多科学原理尚未清晰的探索性项目，为中国的基础物理研究贡献力量。

在100多公里外的广州南沙，坐落在南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）内的冷泉生态系统大科学装置为探索海底世界打开了新的“通道”。

冷泉生态系统由海底原位智融研究系统和岸基模拟测试系统两部分组成。其中海底原位智融研究系统通过一艘载人船，将科学家送到2000米深的海底，进行长期原位的观测和科学研究。而岸基模拟测试系统则是将海底的取样样品放到岸上系统，在装置内进行可控的常识区的分析测试，同时通过改变装置内的温度和压力，注入甲烷气体，开展可燃冰生成实验。

中国工程院院士张偲表示，冷泉生态系统的建成将有助于促进深海生物与基因资源的开发利用，突破可燃冰开采过程中关键工程技术问题。

1000名工人用传统爆破方式挖一条小型隧道，大概需要5年，而使用一台盾构机，仅需5个月时间。坐落在佛山的中铁华隧生产基地属于世界先进级的盾构机制造基地，可实现年产盾构机50台，年产值预计在30亿元左右。

“妈湾号”是由中铁华隧研制的超大直径（15.53米）泥水平衡盾构机，也是佛山生产的首台超大直径盾构机。设备应用于目前国内最大直径盾构法海底公路隧道——深圳妈湾跨海通道。

一大批大科学装置的落户，为提升源头创新能力打下牢固“地基”，有助于实现科技高水平自立自强。

大湾区，硬科技

经验表明，大科学装置对区域发展的影响力不容小觑。

建设有散裂中子源的英国牛津郡是传统的农业郡，以生产小麦闻名于世。英国散裂中子源落地后，全球顶尖科研人才纷至沓来，带动牛津郡计算机、生物医药等新兴产业蓬勃发展，最终，牛津郡发展成为欧洲重要的科创中心。无独有偶，在日本筑波，散裂中子源带动40%的国家研究所落子当地，使筑波一跃成为日本最大的国际化研发基地。

同样的故事，也在大湾区重演。大科学装置是我国抢占未来科技竞争制高点的“国之重器”，它们如同一盏火炬，吸引大量人才和企业到来，搅动大湾区发展的一湾春水。

2023年11月中旬，位于深圳光明科学城的合成生物研究重大科技基础设施、脑解析与脑模拟重大科技基础设施正式启用。在大装置的牵引下，深圳布局和积极培育合成生物、脑科学与类脑智能等未来产业。近三年，国内新成立的合成生物企业有40%落户深圳，其中近80%的企业集中在光明。

“大科学装置是基础研究的‘策源地’，还会在产业上‘沿途下蛋’，合成生物领域的科学研究和产业孵化都有望实现飞跃。”深圳先进院副院长、深圳合成生物研究重大科技基础设施首席科学家刘陈立说。

大科学装置的赋能效应，还在于为世界级难题提供湾区解决方案，擦亮湾区科创名片。

恶性肿瘤是当前严重影响人类健康、威胁人类生命的主要疾病之一，而它的治疗手段却局限于手术、放疗、抗癌药物、免疫疗法四种。由中国散裂中子源提供技术支撑的“第五疗法”的出现，将彻底改变这一局面。

“第五疗法”全名为硼中子俘获治疗，它将透视微观世界的能力与生物医药技术相结合，实现精准摧毁癌细胞的治疗效果。在东莞，硼中子俘获治疗的临床设备即将开展医疗器械型式检验，预计2024年开展人体临床试验。

陈和生表示，散裂中子源的众多科研成果与人们的生活密切相关，在肿瘤治疗领域，利用中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目——硼中子俘获治疗BNCT装置，将为中国肿瘤治疗带来重要技术革新，成为对抗癌症的一把“利器”。

“国之重器”驱动核心发展引擎，激荡科技创新澎湃动能。随着国家重大科技基础设施和大科学装置相继落地，未来，粤港澳大湾区将接续打造全球科技创新高地和全球一流人才向往的集聚地，为人类科学事业发展贡献力量。