直徑只有原子的十萬分之壹，質量為1.6749286 ×10-27千克，平均壽命為896秒……
这是中子，原子核包含的两种粒子之壹，算得上“微不足道”。
然而，正是这般“微不足道”的中子，“落在”广东的“制造业之都”东莞，扎根巍峨山下、松山湖边，4年多来，“散裂”出科研的“庞然密林”：
500多人的“科研天团”、800多项研究课题、3800多名註册用户来了；壹批高校院所、实验室、研发机构、青创基地接茬落户，壹群群教授、研究员甚至院士常常在不经意间和寻常“老莞”擦肩而过；松山湖科学城和深圳光明科学城壹道被纳入大湾区综合性国家科学中心先行啟动区……
壹切变化，还要从壹群人和壹个大科学装置——中国散裂中子源说起。
磁吸
小小中子，看不见、摸不着，却吸引壹流科研机构、重大科技基础设施纷纷前来，对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现。
现任中国科学院高能物理研究所所务委员、东莞研究部副主任王生，就是这群人中的壹个。
2017年6月，他和中科院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生，高能所副所长、东莞研究部主任陈延伟，壹起接待了来调研的时任中科院副院长王恩哥。彼时，距离中国散裂中子源首次打靶成功、获得中子束流还有两个多月。
说起散裂中子源的用处，陈和生有壹段比喻：“散裂中子源就像‘超级显微镜’，是研究物质材料微观结构的理想探针，為我国材料科技、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等领域的研究提供了壹个技术先进、功能强大的科研平臺。”
这其中的材料科技，就是王恩哥的专业领域。当年底，在王恩哥发起推动下，广东首批4家省实验室之壹的松山湖材料实验室啟动建设，并於次年4月註册成立，选址就在距离散裂中子源数公里开外。至今，实验室已聚集600多名科研人员，引进创新样板工厂团队25个，註册成立38家产业化公司，註册资本超过3亿元。
小小中子，看不见、摸不着，甚至不带电，竟有如此强的“磁吸力”？
对此，王生科普道，中子和齿射线壹样，都是研究物质结构和动力学的强有力工具，但与后者主要和原子核外电子发生作用不同，中子是与原子核作用，即“遇见”原子核时发生散射或反射，通过分析中子的飞行轨跡，反推出原子核的内部结构，从而进行科学研究，“因此，在‘透视’材料微观结构和性能，研发新型前沿材料上，散裂中子源有不可替代的作用。”
為国家探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术，这是王生和同事们不远千里从北京来到广东，花6年半时间建设大科学装置的初心。
其实，我国早在本世纪初就开始谋划建设散裂中子源，最终确定由中科院和广东省共同建设，落地东莞松山湖。如今，中国首臺、世界第四臺脉冲型散裂中子源，总投资约23.5亿元，设备国产化率达到90%以上，装置整体设计先进，研制设备质量精良，靶站最高中子效率和3臺谱仪综合性能达到国际先进水平。
这臺投资规模巨大的“国之重器”，结束了珠叁角地区没有国家大科学装置的歷史。“中国散裂中子源在东莞的成功建设，展示了广东省引进大科学装置、推动科技创新的决心和成就，吸引了国内许多壹流的科研机构落户广东，共同建设大科学装置。”陈和生感慨。
中国散裂中子源规划建设时，还没有“粤港澳大湾区”的概念。“落地东莞是富有远见的决定，有利於优化中国大科学装置的布局，把基础研究和应用基础研究的雄厚实力、珠叁角地区强劲的经济实力，以及对科学技术和产业升级的迫切需求结合起来。”东莞市委副书记、松山湖高新区党工委书记刘煒说，中国散裂中子源的磁吸效应对海内外高端创新资源的集聚效应日益显现。
香港大学教授黄明欣长期从事材料研究，过去他需要向国外的散裂中子源申请机时，设计好实验步骤，把材料寄到国外，做好实验之后，再传回数据。2018年8月，中国散裂中子源正式投入运行。“在自家门口做实验，太方便了。”当时，具有广泛应用前景的“超级钢”正进入黄明欣的视野。利用中国散裂中子源的通用粉末衍射仪，他的团队发现了强度高而且韧性好的“超级钢”微观机制，為改进这种钢的断裂、韧性和腐蚀性等问题提供了关键数据支撑。
如今，以中国散裂中子源為起点，广东重大科技基础设施实现了“从0到1”“从1到多”的跨越，江门中微子实验、惠州的强流重离子加速器和加速器驱动嬗变研究装置等壹批国家重大科技基础设施先后落地建设，探索未知世界、发现自然规律、引领技术变革。
撞击
這壹撞，不僅“撞”出了中子束流，還“撞击”著東莞的“世界工廠”城市理念，“撞”出巨大的發展空間。
“妳看，散裂中子源装置主要包括1臺负氢离子直线加速器、1臺快循环质子同步加速器、2条束流输运线、1个靶站，以及壹期3臺谱仪。”实验楼的沙盘模型前，中国散裂中子源研究员李晓挨个介绍不同设备的名字和用处。
“簡單說，就是用高能質子束去撞击重原子靶。這裏面最關鍵的是加速，跑不快，撞不開，壹切都是空談。”李曉說，經過直線、循環加速，質子束的速度被提升到0.9倍光速，然後“轟”壹下，被撞出來的中子四散飛奔。
整个过程，用时约0.02秒。然而，从北京的中科院高能所大院到东莞山脚边的第壹条中子束流，这条路，科学家们却走了十几年。
王生全程参与了散裂中子源的建设和运行，“不仅装置极為庞大，而且部件繁多，工艺极其復杂。大家為同壹个目标匯聚在这里，记不清度过了多少个不眠之夜。”
国内首次研制快循环同步加速器的25赫兹交流磁铁；创新性提出谐振磁铁电源的谐波补偿方法，解决了多臺磁铁之间的磁场同步问题，效果优於国外散裂中子源……壹个个技术挑战被逐壹攻克。
2017年8月，中國散裂中子源首次打靶成功。當時，人們可能想不到，這壹撞，不僅“撞”出了中子束流，還“撞击”著東莞作為“世界工廠”的城市理念，為這座城市、廣東，乃至後來的大灣區，“撞”出巨大的發展空間。
撞击而來的中子束流，慢化後通過中子導管引入特定的譜儀，即可開展實驗研究。在壹期工程已建成並對外開放3臺譜儀的基礎上，中國散裂中子源還與各高校、研究機構等積極開展合作，共同建設8臺合作譜儀。“每個譜儀就相當於壹個實驗站，對應不同的實驗領域和方向。”王生解釋。
其中，由东莞理工学院投资8000万元，联合中国散裂中子源和香港城市大学建设的多物理谱仪是国内首臺中子全散射谱仪，可用於不同有序度材料的结构研究。自2021年10月正式向全球的科研人员开放以来，香港中文大学、香港科技大学、香港理工大学、澳门科技大学等高校的用户在这里开展多项实验研究。
从最初不為人所知，到吸引各路“科研天团”纷至踏来，对科学的向往像涟漪般，在这里圈圈荡开。
从2012年中国散裂中子源土建动工开始，王生每年待在东莞的时间超过300天，早就把这里当成了自己的第二个家。以前，他总觉得东莞是个遍地车间的“大工厂”，但随着周边聚集起越来越多“学术大咖”、科研“大牛”，看着壹排排人才公寓、科研院所等鳞次櫛比，他明显感受到，科学城的成色愈加鲜明了。
当然，作為开放共享的平臺，中国散裂中子源同样服务於建造它的中科院高能物理研究所的科学家，开展相关学科的前沿研究。散裂中子源的开放运行也已吸引壹些国际壹流专家来高能所工作。但王生说，他们自己也要像大家壹样申请机时。散裂中子源主要服务於国家战略需求，為利用这个平臺开展研究的科学家提供最好的研究条件和科研服务。
2018年以来，中国散裂中子源完成7轮开放运行，科学产出重点在航空航天、量子、能源、合金、高分子、信息材料等领域，目前已在《科学》《自然通讯》《先进材料》《美国化学会誌》等期刊上发表文章120余篇。近年来中国中子散射用户快速增长，今年上半年收到课题474项，同比增长89%，国家重大需求用户增长较快。
“目前，我们壹年开放机时超过5000小时，运行效率达到97%，仍然供不应求。”王生坦言，现在只有1/3的申请能得到满足，只能尽量增加开放时间。好消息是，中国散裂中子源正在布局二期工程。届时中子谱仪总数将达20臺，加速器打靶束流功率将从100千瓦提升到500千瓦，研究能力将大幅度提升。
散裂
中子“扎根”，“散裂”出“庞然密林”，许多创新研究在东莞和大湾区落地，科学装置的建设也推动当地产业迭代升级，“科技创新+先进制造”被定义為城市特色。
在王生推薦下，記者來到南方醫科大學附屬東莞醫院（東莞市人民醫院）。壹棟新的大樓已經封頂，樓體上的藍色條幅寫著“東莞市人民醫院硼中子俘獲治療（BNCT）項目治療中心大樓”，緊挨著它，另壹棟 “BNCT研究樓”也在施工中。
这是落户在该院的硼中子俘获治疗项目——中国散裂中子源“散裂”出的壹个重大成果，今年底将竣工并安装第壹臺实验机。
“项目建成后将立足东莞、辐射大湾区，為恶性肿瘤等患者提供全新的治疗手段，并大力推进恶性肿瘤治疗和研究领域的发展。”该院党委书记蔡立民说。
硼中子俘获疗法开创了攻克恶性肿瘤的新途径。它利用了含硼药物进入人体后会在癌细胞中富集，并且能够俘获热中子的特性，通过用热中子照射，发生俘获反应产生的约230万电子伏裂变能，仅作用在约10微米的癌细胞上，彻底破坏其遗传链结构，使其不能修復而死亡；同时周围不含或极少含硼的正常细胞在中子照射下不受伤害，从而精準杀伤恶性肿瘤。
放眼国际，硼中子俘获治疗设备已在日本上市。东莞能突破这壹关键核心技术的自主可控，得益於院地企之间的壹次联动：2018年东莞市两会上，中科院高能物理研究所副研究员、后来成為叠狈颁罢治疗端运行负责人的童剑飞提交了壹份建议书，报告了陈和生院士团队自主研发的我国首臺加速器硼中子俘获治疗实验装置，并提出有技术转化的价值。东莞十分重视，经过审慎评估，决定在东莞市人民医院建设硼中子俘获治疗项目。
“这不仅是壹个造福患者的治疗项目，未来在治疗规范、适应癥以及硼药等相关领域的基础研究前景广阔，也将是壹个肿瘤相关人才聚集和团队创新的绝佳科研平臺。”虽然项目真正应用到临床还得再等几年，但蔡立民已十分憧景。
自中国散裂中子源投入正式运行以来，来自粤港澳大湾区的用户超过1/4，许多创新研究在东莞本地和大湾区实现了落地。反过来，中国散裂中子源的建设也离不开各方的配套设备供应，这推动着本地产业的迭代升级。“我们在有意培养广东本地的厂商来合作解决问题。為了把装置的指标推到极致，经常需要最前沿的技术。”王生说。
就拿中子衍射谱仪闪烁体探测器来说，乍看只是个其貌不扬的金属盒子，却是散裂中子源谱仪的关键核心装备。“它的探测有效面积非常大，在散裂中子源的中子探测领域里，可以提供非常全面、更加多维的信息。”东莞理工学院科技创新研究院副院长魏亚东说。
过去，中国散裂中子源中子检测关键设备依赖国外进口。為实现国产化，自2019年5月开始，散裂中子源科学中心与东莞理工学院共建了先进探测技术联合实验室，联合开展先进粒子探测技术研究。研究团队先后成功突破探测器光纤加工塑形、闪烁屏精密成型和波移光纤端面藕合等壹系列关键制造技术。目前，為散裂中子源量身定制的闪烁体探测器已实现批量生产，并通过中子束流测试，关键性能达到相关设计指标，即将安装到谱仪上。
虽然是定制实验设备，不可能给实验室创造很大的出货量，但在魏亚东看来，為实现批量自动化生产，实验室师生共同研发了独壹无二的制造加工设备，将来可以在中子探测器的工程化和装备制造的产业化方面，开拓新的空间。
影响更深远的“散裂”，还折射在东莞的城市气质上。陈和生清楚地记得，打靶成功当晚，几个年轻人在餐馆用餐，相关的电视新闻正好播出，壹个陌生人听闻他们是中国散裂中子源的科研团队后，临走时悄悄為他们结了账。“虽然是件小事，但能感觉到东莞市民对团队的尊重。”陈和生说。
“源头创新、技术创新、成果转化、公司培育”，如今，东莞打造了全链条创新体系，技术创新活跃度迅速提升：2021年，全市研发经费支出占骋顿笔的比重达到3.54％，位居广东省第二；科技创新综合竞争力挺进全国城市20强……
“科技创新+先进制造”被定义為未来5年东莞的城市特色。“东莞将进壹步加大科技创新赋能力度，与粤港澳大湾区其他城市错位发展，形成最佳拍档，扎扎实实推进自身的高质量发展。”东莞市委书记肖亚非说。
這樣的願景，離不開王生和同事們的努力，離不開中國散裂中子源等大科學裝置對科研、產業乃至城市的持續磁吸、撞击、散裂。壹個中子與壹座城的奇妙反應，還在繼續……
来源：创新松山湖（微信公眾号）
