Kina branner opp neste generasjons neutron-science-anlegg


Getty Images Kina er revving opp sin neste generasjons nøytrongenerator og vil snart starte eksperimenter der. Det vil løfte landet inn i en utvalgt gruppe nasjoner med fasiliteter som produserer intense nøytronbjelker for å studere strukturen av materialer. China Spallation Neutron Source (CSNS) i Dongguan, et 2, 2 miljarder yuan (US $ 331 millioner) senter, vil tillate landets voksende basseng av førsteklasses fysikere og materialforskere, sammen med internasjonale samarbeidspartnere, å konkurrere i flere fysikk og ingeniørfelt. Dens

Getty Images

Kina er revving opp sin neste generasjons nøytrongenerator og vil snart starte eksperimenter der. Det vil løfte landet inn i en utvalgt gruppe nasjoner med fasiliteter som produserer intense nøytronbjelker for å studere strukturen av materialer.

China Spallation Neutron Source (CSNS) i Dongguan, et 2, 2 miljarder yuan (US $ 331 millioner) senter, vil tillate landets voksende basseng av førsteklasses fysikere og materialforskere, sammen med internasjonale samarbeidspartnere, å konkurrere i flere fysikk og ingeniørfelt. Dens designere håper også at anlegget vil føre til kommersielle produkter og applikasjoner som spenner fra batterier og broer til flymotorer og kreftterapi.

"Det er ikke bare et stort skritt fremover for kinesiske forskere, men også en betydelig begivenhet for det internasjonale forskersamfunnet, " sier Wang Xun-Li, fysiker ved City University of Hong Kong som har vært involvert i planleggingen av anlegget.

Beam bombardment

Spallasjonsnutronkilder produserer nøytroner ved å smelte protoner på et metallmål-CSNS bruker wolfram. De er mer kostnadseffektive og sikrere enn andre metoder, som bruker kjernereaktorer til å produsere nøytronbjelker. Som nøytroner har ingen kostnad, kan de lettere trenge inn i materialer enn noen andre sonderingsmetoder, og de er mer senstive til lyselementer som hydrogen, noe som gjør dem nyttige for å vurdere kandidatmaterialer til brenselceller. Lignende anlegg finnes bare i Storbritannia, USA, Japan og Sveits, og en er under bygging i Sverige.

Fujio Maekawa, som er spesialist i neutronkilder i Japan Proton Accelerator Research Complex i Tokaimura, sier at selv om CSNS leverer nøytroner med lavere tetthet enn andre spallationskilder, noe som betyr at eksperimenter vil ta lengre tid, vil en planlagt oppgradering bringe den på linje med andre fasiliteter. Og gitt deres knapphet, "neutron brukere over hele verden alltid velkommen nye kilder", sier han s.

CSNS vil ha kapasitet til å være vert for 20 stråle linjer, som leverer så mange instrumenter. Foreløpige tester av de tre første instrumentene begynte 1. november. "Neutroner kom til prøvene som forventet, " sier Wang Fangwei, leder av neutron-science divisjonen på CSNS. Selv om feilsøking kan ta et par år, forventer han at instrumentene skal kalibreres og klares for første forsøk innen utgangen av 2017.

Kinesiske fysikere er ivrige etter å bruke anlegget til å analysere de underliggende magnetiske egenskapene til materialer, et område der landet har betydelig erfaring. Wang Xun-Li sier at flere planlagte instrumenter vil gi forskere muligheten til å flytte til forkant av felt som fysikken til skyrmions-vortex-lignende excitasjoner i magnetisk materiale og høytemperatur superledningsevne. "Det er en hel masse forskere fra tidlig til midten av karrieren som er sultne for å bruke anlegget for å studere magnetisme, " sier Wang Xun-Li.

Global appell

Wang Xun-Li mener at det siste anlegget vil oppmuntre kinesiske forskere til å forbli i landet i stedet for å forfølge karrierer andre steder. "Tidligere var det vanlig å se kinesiske forskere gå til utlandet for slike studier, " sier han.

Anleggets første instrumenter tiltrekker seg også internasjonale forskere. Tyske materialforsker Frank Klose sier at CSNS var en viktig faktor da han og materialforsker Christine Rehm, hans kone, bestemte seg for å bli med i det nye Guangdong Technion Israel Institute of Technology i Shantou, 400 kilometer øst for Dongguan. Kloses forskning fokuserer på å designe datalagringsenheter og sensorer som kan brukes i hydrogendrevne biler. Han bidro til å designe et av anleggets instrumenter for å undersøke magnetiske egenskaper til spintronic-enheter, som utnytter rotasjon av elektroner til lagring av data.

Men forskere kontaktet av Nature har reist bekymringer om CSNS sted, sier at Dongguan mangler tjenester og infrastruktur, som skoler og universiteter, som vil overtale toppforskere og deres familier til å flytte der. "Jeg tror at CSNS lider av mangel på førsteklasses forskere som faktisk er basert i Dongguan, " sier en forsker kjent med anlegget, som ba om anonymitet på grunn av problemets følsomhet. Potensielle brukere har også uttrykt frustrasjon at bare 3 instrumenter vil være klare i år, til tross for anleggets kapasitet til å være vertskap 20.

Men flere instrumenter blir allerede bygget. Shenzhen regjeringen finansierer to som forventes å være klare innen utgangen av 2019, inkludert en konstruert for å modellere høytrykksmiljøer, for eksempel jordens kjernekraft. Mao Ho-Kwang, en geofysiker ved Carnegie Institution for Science i Washington DC, er ivrig etter å bruke den til å simulere hva som skjer med materialer under høytrykksforhold. "CSNS-instrumentene vil være en stor ressurs for jord-, miljø- og energivitenskap, samt fysikk, kjemi og materialvitenskap, " sier Mao. "Jeg er veldig spent, og hele nøytronfellesskapet blir veldig spent også".

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 14. november 2017.