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大科学装置“扩容升级”!全球第五个、我国首个缪子源将在东莞启动建设

2023年11月06日 来源:南方+

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  国家重大科技基础设施——中国散裂中子源二期工程包含着一种新的粒子源研究平台,这引起了国内外科学家们的热议。11月4日至6日,我国首个缪子源——中国散裂中子源缪子源实验站(MELODY)第一届缪子应用研讨会在东莞召开,来自全球的知名专家进行了深入研讨。

  英国散裂中子源、瑞士保罗谢尔研究所、日本质子加速器研究中心,加拿大加速器中心、日本大阪大学、香港大学、中国科学院物理研究所、中国科学院近代物理研究所、北京大学、中国科学技术大学、上海交通大学、复旦大学等19个单位的70余位专家代表参会。

  缪子是粒子物理标准模型中基本粒子中的一种。缪子易产生且性质独特,高性能的缪子源是国际上综合性科学研究的重要实验平台。

宇宙中的缪子产生过程

宇宙中的缪子产生过程

  会上,国内外专家围绕缪子相关的粒子物理研究、缪子源装置进展、缪子自旋转动/驰豫/共振技术研究及多学科应用研究等专题进行了交流,还围绕在MELODY上可开展的基础研究、应用研究和试验发展等展开讨论,为MELODY的设计、建设、运行提供指导和建议。

  “有了国家基金的支持,东莞将建起中国第一个、国际第五个缪子源装置,这对全球的缪子研究具有非常重要的意义。”作为业内权威专家,日本大阪大学教授、中国科学技术大学客座教授久野良孝期待MELODY在国际缪子学科研究中作出更大的贡献。

  记者了解到,我国过去因为缺少缪子源所依赖的高功率质子加速器,没有条件建设缪子源,利用缪子束作为实验平台或探针的很多研究工作无法在国内开展。随着中国散裂中子源二期工程进入筹建阶段,缪子源(MELODY)被明确纳入建设内容。

  作为中国散裂中子源二期工程中的重要组成部分,MELODY建成后,将在凝聚态物理、磁性材料、新能源材料、超导材料等领域发挥重要作用。作为中国首个缪子源,MELODY的建设将为我国提供一种新的粒子源研究平台,助力大湾区综合性国家科学中心建设。

  “在应用方面,缪子能与中子互补,在新能源电池研发、文物考古等方面具备明显的优势。”中国科学院高能物理研究所特聘青年研究员鲍煜介绍,如从月球取回来的样品,缪子可以在不破坏结构土壤样品的情况下探测到碳、氧等重要生命元素;对于新能源电池则能微观显示充放电的过程;具有极强穿透能力的缪子还可以实现大型目标物的无接触、深穿透和无损成像。

  中国科学院高能物理研究所副研究员李强说,缪子对磁性材料非常敏感,在材料科学方面,缪子可以用来研究样品在介观尺度(指介于宏观和微观之间的尺度,记者注)的磁性质和电子性质,在磁性材料和超导方面有广泛的应用前景。

  今年以来,MELODY已经完成初步设计,预计5年9个月内完成建设。届时,作为中国散裂中子源中子散射平台的重要补充组成部分,该实验站将开展物质磁性和动力学研究,缪子原子X射线元素分析和成像、缪束成像、缪束辐照效应等也能很快地开展。鲍煜说,缪子源装置将发展更多技术,建设成高水平科研平台,并为多学科应用提供强有力的研究手段。

  (记者 欧雅琴 陈启亮)

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