南方财经全媒体记者陈梦璇 南沙报道

在电影《阿凡达》中，潘多拉星球上一座座悬浮的哈利路亚山让人叹为观止。其悬浮的秘密，在于一种叫作“Unobtanium”的神奇室温超导矿石，这种超导矿石可以借助母树附近的强大磁场悬托起山体。

“室温超导体是所有科学家所梦寐以求的材料，但目前我们还做不到室温超导。不过在过去几十年中，利用极化中子做中子散射已成为研究超导体最重要的手段之一。”11月8日，在广州大学附属中学南沙实验学校举办的格致论道·湾区第26期讲坛上，中国科学院高能物理研究所研究员童欣揭示了极化中子的“超能力”。

什么是极化中子？比原子还小的中子如何成为复杂磁场的“探针”？这还得从位于东莞的中国散裂中子源说起。

中国散裂中子源是目前华南地区唯一建成的国家大科学装置。“在散裂中子源上，我们用高能质子束去撞击重原子靶，通过散裂的技术产生大量的中子，用于研究微观的物质和动力学。”童欣介绍。

2006年，美国就已经建成了极化中子实验装置，而彼时的中国在这方面的研究一片空白。直到2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功。当时正在美国工作的童欣听到这一消息，毅然于2018年回国，在中国科学院高能物理研究所加入中国散裂中子源，组建了一支来自全世界著名国家实验室的极化中子国际团队，包括了10余名海外博士和专家，完成了极化中子全链条设备及技术研发，并建成了中国散裂中子源首个极化中子实验装置，填补了国内相关领域的空白，摆脱了该领域长期以来对国外的依赖。

“极化中子是中子的一种形态，是研究复杂磁性的探针。”什么是探针？童欣称，在宏观世界，可见光就是观察世界的探针，而要了解微观世界的构造，就可能要用到诸如X射线等物质作为探针。对于科研人员来说，想要了解清楚微观世界到宏观宇宙，就需要用到很多不同的探针。

中子为何可以作为探针来研究微观世界？童欣介绍，中子来自原子核，原子核位于原子内部，要测量原子之间的距离，使用的正是中子这把“尺子”，同时中子不带电，穿透性很强，并具有磁矩，可以被极化，也就是说，中子像一块极小的“磁铁”，一旦遇到磁场，一束中子就能够在空间中形成特定的排列，表征出像封闭螺线管内部这种复杂磁场中的磁力线，让科学家“看得见”、“摸得着”磁场的分布、大小、方向和变化。

除此之外，极化中子还能用来研究超导材料。“一片超导体，在超导情况下，普通的磁探针无法穿透物体，磁场只能从其表面拐弯，发生所谓的‘迈斯纳效应’。”

童欣表示，受这一效应影响，极化中子能和物体表面的磁场进行作用，帮助科学家反推解析出物体表面磁场的分布情况，进而验证了超导体表面的“迈斯纳效应”。

极化中子如此深奥，看似与日常生活八竿子打不着关系，但童欣表示，其研究成果已经通过磁存储材料等应用，深刻影响着人类生活，“例如我们所用的手机电脑等电子产品内部，都会用到这种材料。而极化中子的另外一个贡献就是研究超导机理及现象。”

“中国散裂中子源在哪里，我就在哪里。”童欣相信，虽然极化中子这一基础科学的应用距离人类生活目前看似还很遥远，但随着积累不断深厚，未来，利用极化中子的基础研究将为人类和社会的进步做出更大的贡献。

【通讯员】雷锦萍