摘要：2025 年 11 月 22 日，中山大学传来震撼消息 —— 我国首台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（高能非弹谱仪）通过验收！这台被称为 "微观世界超级相机" 的大国重器，填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射领域的空白，让人类首次能在皮秒时间尺度（万
2025 年 11 月 22 日，中山大学传来震撼消息 —— 我国首台高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪（高能非弹谱仪）通过验收！这台被称为 "微观世界超级相机" 的大国重器，填补了我国百毫电子伏以上非弹性中子散射领域的空白，让人类首次能在皮秒时间尺度（万亿分之一秒）观测原子振动、旋转和能量传递的 "舞蹈" 瞬间。这标志着我国在微观物质科学研究领域实现从 "跟跑" 到 "领跑" 的跨越！
微观世界的 "皮秒电影" 导演者
想象一下，当你观看 3D 电影时戴上的眼镜能看穿钢铁 —— 这台 "超级相机" 正在微观世界上演同样的奇迹。它就像一位潜伏在原子世界的导演，用中子作探针、探测器作镜头，将人类肉眼无法企及的微观动态过程拍成 "电影"。
这台仪器的核心突破在于时间分辨率和穿透能力的双重突破。传统电子显微镜虽能看到原子排列，却只能拍摄 "静态照片"；而 X 射线成像往往难以穿透厚重样品。但中子散射技术就像拥有 "穿墙术" 的高速摄像机 —— 中子不带电、穿透力强的特性，使其能轻松穿透金属容器，捕捉锂电池充放电时电极材料的原子运动，或是高温合金在极端环境下的晶格变化。
中子散射：微观世界的 "CT 扫描仪"
很多人会问：中子这种看不见的粒子，如何成为观测原子的 "探针"？其实原理和医院 CT 扫描异曲同工，只是尺度缩小到了纳米级别。
当中子束流撞击样品时，原子会像台球一样改变中子的运动方向和速度 —— 这就是 "非弹性碰撞"。通过分析散射后中子的能量和动量变化，科学家就能反推出原子的振动频率、扩散路径等动态信息。中山大学研发团队创新性地采用 "飞行时间法"，让中子在真空中 "赛跑"，通过到达探测器的时间差精确计算能量变化，将时间分辨率推至皮秒量级。
这项技术有多精密？打个比方：如果把原子比作足球场大小的球体，这台仪器能分辨出球体振动幅度变化 1 根头发丝的距离，记录下每一次 "颤动" 的时间戳。正如《人民日报》报道中强调的，该仪器技术指标已达国际领先水平，部分性能超越欧美同类设备。
从实验室到产业界的 "创新密码"
在广东东莞松山湖材料实验室，科研人员正在用这台仪器研究下一代高温超导材料。"过去我们只能猜测原子运动模式，现在能直接 ' 看' 到电子如何在晶格中传递能量。" 项目负责人王教授兴奋地展示着实时监测屏幕 —— 蓝色球体代表的铜原子在晶格中以特定频率振动，红色轨迹显示氧原子的扩散路径，这正是高温超导现象的微观机制。
这种 "看见" 带来的不仅是科学突破。在新能源领域，该设备可用于锂电池电极材料的服役行为研究，帮助企业开发寿命更长、安全性更高的动力电池；在航空航天材料研发中，能精确测量涡轮叶片在高温下的原子扩散系数，为国产大飞机发动机材料选型提供关键数据。
更令人振奋的是，这套系统实现了核心部件 100% 国产化。从超高真空腔体到精密机械传动系统，全部由我国科研团队自主设计制造，打破了国外长期技术垄断。正如验收专家评价："这不仅是一台仪器，更是一套完整的微观动力学研究体系，为我国材料科学从 ' 经验驱动 ' 转向 ' 数据驱动 ' 奠定基础。"
微观观测技术的 "中国方案"
当欧美国家仍在为下一代中子散射装置争论不休时，中国科学家用十年磨一剑的毅力交出了自己的答卷。这项突破背后，是 "集中力量办大事" 的制度优势 —— 由中山大学牵头，联合中国科学院物理研究所、散裂中子源科学中心等 12 家单位协同攻关，最终实现从理论构想、工程设计到设备制造的全链条突破。
国际学界对此高度关注。《自然》杂志专题报道称："中国在中子散射领域的突破，将改变全球材料科学研究的格局。" 美国能源部橡树岭国家实验室发来合作请求，希望共同开展高温合金原子扩散研究。这标志着我国在微观物质科学领域已从 "技术输入国" 转变为 "标准制定者"。
站在松山湖实验室的控制大厅，透过玻璃墙看到那台银灰色的庞然大物正平稳运行 —— 多层嵌套的金属结构中，蓝色中子束流如幽灵般穿梭，探测器闪烁着数据采集的光芒。这不仅是一台仪器，更是人类探索微观世界的新眼睛。
未来三年，研发团队计划进一步提升仪器性能，将时间分辨率推向飞秒量级（千万亿分之一秒），并建设用户实验平台对外开放。届时，全球科学家都可申请使用这台 "超级相机"，共同探索催化反应机理、量子材料相变等前沿科学问题。
从观察原子跳舞到破解材料密码，从实验室的奇思妙想到工厂里的技术革新，这台 "超级相机" 正在书写中国科技的新篇章。正如一位老科学家所言："能看到别人看不到的，才能做到别人做不到的。" 当我们看清了原子的运动轨迹，就能更好地掌控材料的性能，设计出更强大的工业产品，这正是基础研究改变世界的力量。
此刻，在那束蓝色中子束的尽头，一个充满无限可能的微观世界正徐徐展开它的神秘面纱。而中国科学家，正站在这场探索的最前沿。
来源：dragon一点号1