Nguồn Neutron Trung Quốc Gia Nhập Hàng Ngũ Lớn

Vào ngày 16 tháng 10, một cỗ máy nằm khuất trong khuôn viên một trường đại học ở tỉnh Giang Tây đã lặng lẽ vượt qua vòng đánh giá cuối cùng của các chuyên gia. Hai ngày sau, những người vận hành xác nhận rằng Nguồn Neutron Máy Gia tốc Đông Hoa, được gọi là ECANS, đã chuyển từ chạy thử sang vận hành chính thức. Đối với các nhà nghiên cứu đã dành sáu năm để chế tạo nó, khoảnh khắc này đánh dấu sự kết thúc của một chặng chờ đợi dài. Đối với cộng đồng khoa học rộng lớn hơn của Trung Quốc, đây là sự xuất hiện của một công cụ nội địa khác để khám phá vật chất.

Nguồn neutron là những cỗ máy chủ lực của nghiên cứu hiện đại. Thay vì sử dụng tia X hoặc laser, chúng bắn neutron vào mẫu, và cách những neutron đó tán xạ hoặc bị hấp thụ sẽ tiết lộ những điều mà các phương pháp khác bỏ sót, từ cấu trúc của kim loại và vật liệu pin đến hành vi của các linh kiện tiếp xúc với bức xạ. Những cơ sở như vậy là nền tảng cho công việc trong khoa học vật liệu, y học và kỹ thuật hạt nhân, và việc tiếp cận chúng từ lâu đã là một nút thắt đối với các nhà khoa học bên ngoài một số ít quốc gia.

ECANS được đề xuất vào năm 2020 và việc xây dựng bắt đầu vào năm 2022. Nó được phát triển bởi Đại học Công nghệ Đông Hoa tại Nam Xương cùng với các đối tác bao gồm Học viện Kỹ thuật Vật lý Trung Quốc và Viện Năng lượng Nguyên tử Trung Quốc. Thay vì dựa vào lò phản ứng, thiết bị này gia tốc một chùm electron và bắn nó vào một bia, tạo ra neutron thông qua các phản ứng hạt nhân. Thiết kế đó nhỏ gọn và có thể kiểm soát được so với các nguồn dựa trên lò phản ứng, đó là một phần lý do tại sao các máy dựa trên máy gia tốc trở nên phổ biến trên khắp thế giới.

Cơ sở này hỗ trợ hai chế độ chính. Ở chế độ chiếu xạ, nó có thể được sử dụng cho các ứng dụng thực tiễn như thử nghiệm khả năng chịu bức xạ của vật liệu và thiết bị điện tử. Ở chế độ thí nghiệm khoa học, nó có thể hoạt động trong cấu hình xung dài hoặc xung ngắn, mang lại cho các nhà nghiên cứu sự linh hoạt tùy thuộc vào việc họ cần cường độ cao theo thời gian hay những đợt xung sắc bén, được định thời chính xác. Theo các nhà phát triển, máy có thể cung cấp chùm electron với công suất tối đa hàng chục kilowatt, đưa nó vào phạm vi trung bình hữu ích cho một cơ sở quy mô đại học.

Máy gia tốc không phải là dấu hiệu động lực duy nhất gần đây. Tại Tây Tạng, các nhà nghiên cứu đã đẩy khoa học lưới điện đến giới hạn tại một địa điểm thử nghiệm cao 5.000 mét so với mực nước biển, nơi họ hoàn thành một nghiên cứu tại chỗ về cách điều kiện độ cao ảnh hưởng đến phóng điện dọc theo đường dây truyền tải. Thí nghiệm đó đã lấp đầy khoảng trống dữ liệu cho kỹ thuật ở độ cao cực đoan, nơi không khí loãng thay đổi cách hoạt động của thiết bị. Cả hai dự án đều phản ánh một nỗ lực rộng lớn hơn nhằm xây dựng cơ sở hạ tầng nghiên cứu chuyên biệt trên khắp đất nước thay vì tập trung nó ở một vài trung tâm ven biển.

Đối với Đại học Công nghệ Đông Hoa, lợi ích một phần mang tính địa phương. Một nguồn neutron hoạt động được mang lại cho sinh viên và giảng viên quyền truy cập vào các thí nghiệm mà nếu không sẽ phải ra nước ngoài hoặc chờ đợi trong hàng đợi dài tại các cơ sở quốc gia dùng chung. Nó cũng tạo ra không gian cho hợp tác với các bệnh viện, nhà sản xuất thiết bị điện tử chịu bức xạ và các công ty năng lượng quan tâm đến cách vật liệu lão hóa dưới áp lực.

Trên bình diện quốc tế, cỗ máy này có quy mô khiêm tốn. Các cơ sở neutron mạnh nhất thế giới vẫn lớn hơn và đắt đỏ hơn nhiều, và các nhà khoa học vẫn phải vượt biên giới để sử dụng chúng. Nhưng sự lan rộng đều đặn của các nguồn quy mô trung bình do trường đại học lưu trữ có ý nghĩa quan trọng: nó mở rộng nhóm người có thể chạy thí nghiệm, rút ngắn vòng phản hồi giữa ý tưởng và kết quả, và đào tạo một thế hệ nhà nghiên cứu về các kỹ thuật từng là đặc quyền của các phòng thí nghiệm quốc gia.

Bước tiếp theo không phải là cắt băng khánh thành mà là thông lượng. Các cơ sở như ECANS thành công khi thời gian chùm được đặt kín và kết quả bắt đầu xuất hiện trên các tạp chí. Nếu điều đó xảy ra, cỗ máy trong khuôn viên trường ở Nam Xương sẽ có được vị trí của mình trong cơ sở hạ tầng thầm lặng, không hào nhoáng, vốn là nền tảng cho tham vọng khoa học của một quốc gia.