超级探针！我们能看到微观世界的极限在哪里？

我们能看到的微观世界的极限在哪里？

光学显微镜能看到的极限是 0.2 微米，电子显微镜的极限是 0.08 纳米。

使用电子显微镜，我们可以很轻松地看到细胞或病毒等的表面结构，但如果想要了解物质内部原子和分子尺度的结构，我们还需要新的超级显微镜。

广东省东莞市松山湖，这片依山而建的白色建筑群，就是中国散裂中子源。 这是一座探索微观结构的超级大科学装置，在这里用来观察微观世界的工具就是中子。

物质是由原子组成的，原子又由原子核和核外电子组成，而原子核则是由质子和中子组成的。

中子，体积小、质量大、不带电，因而可以轻松穿透物体而不会产生破坏。当它穿过被研究的样品时，可以不受阻碍地靠近样品原子核，发生碰撞并散开。

假如有一张我们看不见的网，如果我们不断地向它扔出小球，有的球会穿网而过，有的则会被网绳弹射回来，我们就可以通过计算分析每个小球的轨迹，还原这张网的结构。

同样，通过分析中子穿过样品时发生散射的轨迹，科学家可以重建样品分子和原子的位置关系，并通过计算中子散射时速度和能量变化，反推物质的微观运动。因此， 中子就成为探测微观世界的超级探针。

中国科学院高能物理研究所副所长王生：“利用中子做探针的话，就要首先产生高通量的中子，散裂中子源就是用来产生高通量的中子，并且利用中子来开展物质结构的研究。”

中国散裂中子源是通过将质子加速到接近光速，去轰击金属钨，来产生大量中子的。

钨，原子序数较大的元素。原子序数越大，用它来做轰击的靶子，产生的中子数量也就越多。

每个中高能的质子轰击钨靶时，可以释放 20 至 40 个可用的中子。被轰击出来的中子产生的中子束流，即将进入下游的谱仪，开始发挥自己强大的观察微观世界的能力。

谱仪，其实就是科学家们使用中子来观察样品结构的实验站。这些不同颜色的巨型腔体就是谱仪，每种颜色代表一条谱仪，每条谱仪就是一台超级显微镜，不同的谱仪可以进行不同的实验，可以是化学的，物理的，或者是材料科学的等等。