单球中子仪

作者：朱汉斌 张玮 来源：中国科学报11月12日，由中国科学院高能物理研究所（以下简称高能所）与中山大学共建的高能非弹性中子散射谱仪（以下简称高能非弹谱仪）在中国散裂中子源园区揭牌。这是中国散裂中子源首台非弹性散射类型谱仪，也是国内首台中高能非弹性中子散射谱仪，填补了我国百meV以上中高能非弹性中子散射的空白。记者获悉，高能非弹谱仪是中国散裂中子源建设的八台合作谱仪之一。自2019年9月开始，建设团队攻克了一系列关键技术，克服了疫情等重重困难，最终于今年1月12日成功产出第一束中子，标志着谱仪设备研制与安装的成功，开始进入调试阶段。非弹性中子散射谱仪既可获得散射中子的空间分布信息，同时也可获取散射中子的能量变化，可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为，是研究材料元激发（如晶格、自旋动力学）最直接的工具。中国散裂中子源根据元激发的能量尺度和能量分辨的需求，规划了三台直接几何非弹性中子散射谱仪。“此次揭牌标志着双方合作取得又一代表性成果。”中国科学院院士、高能所所长王贻芳在致辞时表示，高能所和中山大学有悠久的合作历史和良好的合作基础，高能所在粤的三个重大设施的建设都有中山大学的贡献，双方于2017年底签署了《战略合作协议》，高能非弹谱仪的建设是协议重点内容之一。中国科学院院士、中山大学校长高松致辞时表示，中山大学和高能所将以高能非弹谱仪建设合作为契机，在科学研究、人才培养等方面继续深入合作，共同为粤港澳大湾区建设和国家科学技术发展做出更大贡献。同时期待高能非弹谱仪开放运行后，坚持面向世界科技前沿和国家战略需求，主动服务粤港澳大湾区，积极推动我国中子科学与技术发展。“高能非弹谱仪将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制、以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供晶格热振动、自旋波、晶体场等关键微观结构动力学信息，从而为相关材料的性能提高与新材料开发提供重要的基础支撑。”高能非弹谱仪首席科学家、中国散裂中子源学术委员会主任童欣表示。据介绍，本次建成的高能非弹谱仪的入射中子能量为10-1500 meV，最佳能量分辨率3%，提供1.5-800K高低温环境和7T磁场环境，利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作，可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。

图为高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪。（中山大学供图）中山大学与散裂中子源科学中心合作建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（以下简称“高能非弹谱仪”）于11月12日揭牌，预计明年正式投入使用。这是我国首台非弹性中子散射飞行时间谱仪，填补了我国高能非弹性中子散射领域的空白，主要性能指标达到国际先进水平。中子散射谱仪是一种能深入研究材料内部结构和运动等性质的测量仪器。用特定速度的中子轰击样品，能够在了解材料微观结构和关联强度的基础上反映其特性，为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供有力支撑。中山大学物理学院中子科学与技术中心主任、教授王猛介绍，高能非弹谱仪正式投入使用后，团队可以利用中子谱仪观察镍氧化物的磁激发谱，获取磁性、自旋动力学等数据，助力高温超导的机理研究。2021年和2022年，高能非弹谱仪共获批专项博士研究生指标15名，面向谱仪的学科发展设置，采取双导师制，由中山大学物理学院的教授和散裂中子源的导师共同指导。高能非弹谱仪将为中子谱仪研究领域培养青年人才提供平台。中国科学院院士、中山大学校长高松表示，谱仪开放运行后，将坚持面向世界科技前沿和国家战略需求，主动服务粤港澳大湾区，积极推动我国中子科学与技术发展。

p style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/33d0a404-f8a6-42af-959a-dbee39c3c49b.jpg" title="1_副本.jpg"//pp　　复旦大学党委委员、研究生院院长、著名植物学家钟扬教授9月25日上午在内蒙古鄂尔多斯市出差途中遭遇车祸，不幸逝世。/pp　　钟扬，1979年考入中国科学技术大学少年班，1984年毕业于该校无线电电子学系，获无线电电子学工学学士 留学日本国立综合研究大学院大学(The Graduate University for Advanced Studies)，获生物系统科学博士。1984-1999年在中科院武汉植物所工作，历任研究实习员、助理研究员、副研究员(1992)、研究员(1996)、副所长(1997) 1992-1998年在美国加州大学柏克莱分校和密西根州立大学合作研究4年。/pp　　2000年起任复旦大学生命科学学院教授，植物学和生物信息学博士生导师，并担任复旦大学生命科学学院常务副院长，生物多样性与生态工程教育部重点实验室副主任，上海生物信息技术研究中心副主任 兼任北京大学理论生物学中心教授、西藏大学教授等 兼任中国生物物理学会生物信息学与理论生物物理学专业委员会主任、中国植物学会系统与进化植物学专业委员会副主任。2002-2006年两次任日本文部科学省统计数理研究所外国人客员教授。2009年被教育部批准为长江计划特聘教授(西藏大学)，曾获国家杰出青年科学基金 是中组部第六、七、八批援藏干部，曾任西藏大学校长助理。/pp　　钟扬教授现为复旦大学研究生院院长，生命科学学院教授、博导。他从事植物学、生物信息学科学研究和教学工作30多年，勤奋钻研，锐意进取，在生物信息学、进化生物学等生命科学前沿领域有较长期的积累和独创性成果。钟扬教授在交叉学科领域教书育人、因材施教，培育了许多学科专业人才，多次获国家和上海市嘉奖 情系社会生态，坚持生物多样性的保护和利用，把科学研究的种子播撒在雪域高原和上海海滨，为国家与社会的生态文明和绿色发展作出巨大贡献。/pp　　钟扬教授曾获国务院政府特殊津贴、教育部自然科学一等奖、上海市自然科学二等奖、国家杰出青年基金、全国对口支援西藏先进个人、国家发明二等奖、全国先进工作者、“上海市精神文明十佳好人好事”奖、上海市教卫系统优秀党员、中央电视台和光明日报社2015“寻找最美教师”大型公益活动“特别关注教师”等荣誉。“钟扬青藏高原生物学研究创新工作室”被上海市总工会命名为“上海市劳模创新工作室”。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/3e3ad039-e33a-45d2-8e05-c9c12efc7b91.jpg" title="2_副本.jpg"//pp　　钟扬曾在十几年间走遍青藏高原高海拔地区，收集可能在上百年后会对人类有用的植物种子。就在他去世前不久，他还在“一席”上做演讲——《种子方舟》，讲述了自己通过收集一颗颗普普通通的种子来造福苍生的故事。我们谨以此文缅怀钟扬教授。/pp　　strong“种子”的重要性：提供水果、粮食、青蒿素等/strong/pp　　粮食作物的“绿色革命”在国际上是由欧美驱动的，最后在墨西哥等国家广泛在70年代发展起来的高产作物来自一种矮秆基因，叫HYV。/pp　　我们现在回头来看，主要是从野生资源中筛选到了矮秆基因，植物不需要长那么高，特别是农作物，长矮一点，让它的营养生殖减少一点，多结一些种子。发现矮秆基因的科学家罗曼· 保尔先生获得了诺贝尔和平奖。/pp　　在我们国家，大家知道袁隆平先生在海南岛发现了一种叫野稗的野生稻子资源。然后通过反复的选育，终于得到了杂交水稻，带来了我们农业上完全可以称为革命的一些变革。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c8015bf1-40d3-42ae-809e-ef0067a98b54.jpg" title="3_副本.jpg"//pp　　种种迹象表明，如果我们能获得种子，对我们的未来是一件非常好的事。这些种子可以为我们提供水果，可以为我们提供花卉，改善我们的生活，更重要的是有粮食作物。还有比它更重要的吗?还有，那就是医药。/pp　　我们的医药也缺乏，很多是来自天然产物。包括我们现在了解到的青蒿素，它也是来自植物，一种叫青蒿的、黄花蒿的植物。如果有了它的种子，我们就可以在全国乃至世界各地进行栽培，从中获取青蒿素这样有用的药物。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c2ce6dec-d8fc-4cf4-9174-37ba225299b1.jpg" title="4_副本.jpg"//pp style="text-align: left "　　strong以英国邱园为例，种子或可为建筑、艺术、材料科学提供新思路/strong/pp　　但是非常糟糕的是，由于全球环境的破坏，人类活动的剧烈，在了解和知道它能否被利用之前，它就已经没有了。怎么办?很多科学家就提出了各种各样的方案。2000年新的世纪到来以后，科学家终于决定把这些保护生物多样性的想法付诸实现。世界上目前最引人注目的种子库是斯瓦尔巴特种子库，我们称之为“种子方舟”或“末日种子库”。/pp　　它设置在离北极1000公里左右属于挪威管的永久冰川冻土层里面。不仅是工程上、科学上设计非常精妙，而且它还特地考虑了人类在遭受核打击和停电的情况下，到底种子能保存多久。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/162257ee-d5aa-4f1f-9575-7ef0254679fd.jpg" title="5_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲挪威斯瓦尔巴特种子库/pp　　斯瓦尔巴特的种子库不仅能够保护一批种子，更重要的是有非常强烈的警示意义。只要它立在北极这个地方，就让我们清楚地了解到生物多样性并不太多了，我们应该行动起来。/pp　　科学上光靠这个不行，我们还需要更为精妙的设计，那就是英国皇家植物园邱园(Kew Gardens)。首先它收集的地方非常地广泛，在那里可以轻易地找到来自非洲和亚洲所有的种子。因此我们可以分析全世界关于种子的现状，以及评估环境变化以后种子的状况。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/feb25fa3-a15f-4607-bc66-226acde69e4c.jpg" title="6_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲英国皇家植物园邱园/pp　　第二个特点，它收集的目标非常明确。因为那里的科学权威特别多，所以它非常系统地来收集一些农作物的种子。/pp　　第三点，邱园的科学家们非常认真地从科学上探讨了一个种子究竟如何保存才能达到我们要的效果。他们现在摸索出来的条件是负20度的温度，相对湿度在15度左右。所有植物的保存时间，它的标准是定在80年到120年。一种样本的数量要达到5000粒。如果是濒危的物种，只需要500粒。/pp　　邱园的种子艺术不仅是在做科学，而且已经跟艺术结合，产生了奇妙的效果。如果有人还记得2010年上海世博会，英国馆就是英国邱园的科学家来设计的。它是一粒一粒的种子，封装在特殊的材料里面做成的。设计是英国的，里面有很多的种子是我们中国科学家提供的，也包括了我提供的种子。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/0930800f-37fa-44e4-b5df-2d69d2e24aaa.jpg" title="7_副本.jpg"//pp style="text-align: center "▲2010年上海世博会英国馆，种子封装在特殊的材料里面做成/pp　　这些种子看起来非常小，但是在显微镜、扫描镜下，都特别漂亮、特别美丽，无论是结构还是色彩。这些东西表明什么呢?种子可能给我们的生活，或为我们今后的建筑，或为我们的艺术，或为我们的材料科学，提供崭新的思路。/ppstrong　　西藏有大量植物“特有种”，呼吁世界科学家重视/strong/pp　　我工作的地方是青藏高原。青藏高原是国际生物多样性的热点地区，到这样的地方去收集种子很可能有它的特殊意义。首先，在全世界第一批确定的二十几个生物多样性的热点地区，我国就有三个，其中最为重要的是以横断山区为特征的青藏高原。/pp　　西藏的面积占我国的1/7，但是它的植物，在科的等级占到了32%，在属的等级占到了38%，超过了1/3。其中，青藏高原一共有将近6000个高等植物物种，就是能够结种子的，占到全国的18%。更为重要的是，其中有1000个左右是只有在西藏才有的植物，我们把它称之为特有种。不仅数量很大，而且质量非常好。/pp　　即使是这样一个庞大的数字，我们认为也被严重地低估了。我最近去采种子的地方是墨脱，大家知道墨脱是我国最后一个通公路的县。我们采种子的地方最近的离印度边境25公里，是我国藏南一个大约7万平方公里的地区，50年来植物学家很少涉足。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/9df91128-7a2a-4f74-af92-198303521e61.jpg" title="8_副本.jpg"//pp　　我曾经去找英国皇家邱园的科学家来进行合作，我们找到了蔡杰先生。他是中国人，但是在英国皇家邱园工作。当我们要他提供能够给中国植物学家进行植物种子研究的资料的时候，他马上同意参加我们的团队。我们四个人分析了当时邱园所有的植物，发现里面居然没有一粒来自中国西藏的种子。因此它关于全球变化的预测，在这个版图上是少了一块。因此我们写了一篇小文章，阐述全世界气候变化必须要有西藏的种子。/pp　　Nature杂志在2008年发表了我们这封来信，同时也呼吁世界科学家重视西藏的种子。事实上我们一方面呼吁，一方面就要来加以实施。2004年开始由中国科学院主导建立了中国西南野生生物资源库，在云南昆明。这个种子库从数量上来说，至少在我国，在亚洲肯定是第一大，也是世界上并列的三大种子库之一。/pp　　种子实际上是应对全球的变化。你猜测一下，假设一百多年以后还有癌症，假设那时候大家发现有一种植物有抗癌作用，然而由于气候的变化，这个植物在西藏已经没有了，但是一百多年前有个姓钟的教授好像采过了。等终于发现了那个罐子，那个罐子里面有多少?5000粒。拿出来一种，只有500粒能活，最后种起来以后只有50粒能结种子。但是那个植物不就恢复了吗?/pp　　当然也有人说，如果一百年以后这个种子没有用了呢?我期待看到种子没有用的那一天。说明什么?说明那个植物还在。/p