什么是中子？什么是中子源？什么是散裂中子源？

什么是中子？

世界上的物质是由分子和原子构成的，原子就像是原子核和核外电子的微小太阳系，质子和中子构成了原子核。

中子作为组成原子核的基本粒子之一，不带电，因此被称为中子。它是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年发现的。中子对轻的原子核非常敏感，能够精确测得分子结构中的氢原子位置，还能定位“掺杂”在重原子中的其他轻原子。中子的这种特性，使它能够“拍摄”到材料的微观结构，跟踪正在运动中的原子核分子的行为。

什么是中子源？ 

中子源是能够产生中子的装置，进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验的必要设备。要用中子研究物质的结构，必须有一个适当的中子源。

最早使用的是放射性同位素中子源，但强度较低，寿命有限。20世纪用于中子核物理研究的主要中子源，是用低能粒子加速器产生的带电粒子束轰击靶而产生的中子，其能量单一、脉冲性好，但中子产生效率较低。反应堆中子源中子通量高，应用最为广泛，但由于反应堆散热技术的限制，使其最大中子通量受到限制。

散裂中子源的出现则突破了反应堆中子源中子通量的极限。

什么是散裂中子源？

简单地说，散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具。当一个高能质子打到重原子核上时，一些中子被轰击出来，这个过程被称为散裂反应。被轰击的原子核温度升高，更多的中子就会“沸腾”起来并脱离原子核的束缚。

如果将一个垒球用力投到装满球的筐中，有一些球会立刻蹦出来，而更多的球则会弹跳并翻出筐外，散裂反应与这个过程很相似。每个与原子核相作用的质子能够轰击出20到30个中子。

从上世纪80年代开始发展起来的、基于先进加速器技术的散裂中子源是目前世界上最先进的中子源，它的基本原理是用高能强流质子加速器产生能量在1GeV以上的质子束轰击重元素靶（如钨或铀），在靶中发生散裂反应，产生大量的中子。