法国劳厄—郎之万研究所内的中子源

 图片来源：Peter Ginter/RGB Ventures/ SuperStock/Alamy

未来5～10年，欧洲科学家面临着研究用中子束的急剧减少，尽管全球最强大的中子源有望在这个十年的末期于瑞典启动。一个受委托对欧洲很多即将关闭的老化中子反应堆进行评估并就如何避免乃至减少中子束短缺提出建议的专家组如是说。

这个名为“中子景观组”（NLG）的专家组在一份最近更新的路线图中公布了上述发现，该路线图则由向欧盟理事会报告的“科研基础设施欧洲战略论坛”发布。首次于2006年发布的路线图会提供所推荐的泛欧洲科研设施的滚动列表，而这些设施被视为拥有卓越的科学意义并且已获得来自一个或更多欧盟成员国的财政支持。

2016年路线图突出了21个项目，其中有5个是自2010年版本发布以来新增的项目：研究大气、河海系统和食品安全的设施，以及新建一台太阳望远镜和一个新文化遗产中心。第6个项目是一台在地中海底部建造、被称为KM3NeT的中微子望远镜。该项目作为一个单独的天文台最初被包括进来是在2006年，今年则是再次进入路线图。

此次中子评审是一项更加广泛的“景观分析”的一部分，而开展“景观分析”是为了制定试图确认欧洲科研基础设施中是否存在巨大差距或重叠的路线图。由瑞典乌普萨拉大学物理学家Colin Carlile和意大利佩鲁贾大学学者Caterina Petrillo担任主席的NLG指出，欧洲有6000余名科学家和工程师利用中子研究材料的结构和行为。这些材料从磁体、超导体到塑料和蛋白不一而足。然而，NLG表示，欧洲正在运行的中子源中有三分之二建于上世纪六七十年代，而且大多数计划在未来十年内关闭。

建在瑞典隆德并将利用质子加速器产生全球最强大中子束的欧洲散裂中子源（ESS），计划于2019年开始运行。不过，NLG解释说，有限的启动资源意味着该设施最多只能拥有16台仪器，并且仅能运行到2028年。这将使研究人员面临比现在更加糟糕的状况。目前，他们拥有的40台仪器组成了位于法国格勒诺布尔市且正在运行的劳厄—郎之万研究所（ILL）。

不过，运行ILL的3个国家——法国、德国和英国签署的公约将在2023年到期。专家组表示，如果ILL到时候关闭，再加上未来几年内欧洲其他稍微逊色一些的中子源也将陆续关闭，接下来的15年里研究可用的中子将会缩减40%～50%。

Carlile介绍说，这种缩减不仅对目前的科学研究是毁灭性的，还会使年轻研究人员在进行基于中子的测量方面更难获得经验。“利用这些设施的人们没有到达那里的垫脚石。”Carlile说，“这和在高校中便能获得X射线源的用户完全不同。”

上述专家组表示，如果ILL和其他面临关闭风险的中子源至少运行到2030年，未来15年内的中子输出或被保持在现有水平的20%以内。据Carlile估测，这些延期将花费约2亿欧元。虽然这并不是个小数目，但要比建造诸如ESS等大型新设施所需的资金少很多。不过，Carlile认为，ILL的所有者是否想延长反应堆的寿命尚待分晓，因为届时反应堆将拥有50多年的历史，并且是在一座空间极其有限的城市中。“ILL的关闭将对中子研究领域带来重创，但所有者或用户都不想公开讨论这个问题。”

Carlile还担心，到2025年，ESS将无法达到5兆瓦（MW）的总功率。“我很有信心这个项目会按时交付，只要它在******上获得适当的支持。”他说，“不过，我担心的一件事情是，为了省下加速组件方面的费用，他们会在ESS功率达到2MW时将其叫停。”

目前，NLG正在对一份更长的报告进行最后的收尾工作。这份报告也将分析2030年以后的中子供应情况，并提出了从长远来看保证中子供应的选择。Carlile表示，其中包括形成一个联盟组织——和天文学家的欧洲南方天文台类似，以协调整个欧洲基于中子的研究，以及建设若干中等通量、每个可能花费约5亿欧元的其他中子源。（宗华）