【科技創新世界潮】

◎本報記者 張佳欣

“破碎的鱷魚”是一條生活在白堊紀中期澳洲昆士蘭的史前鱷魚。之所以稱之為“破碎”，是因為這條鱷魚的化石是在澳大利亞大自流盆地一塊巨大的
、破碎的巨石中被發現的。當時，科學家萬萬沒想到，這一發現會在日後提供前所未有的白堊紀時期的生命“快照”。

起初，澳大利亞新英格蘭大學古生物學家馬特·懷特及其同事打算利用X射線計算機斷層掃描發掘這塊化石中的秘密。然而，由於化石中骨頭周圍富含鐵
，這使其很難獲得良好的X射線圖像。

於是
，他們將這塊化石送到了澳大利亞中子散射中心。該中心化學家約瑟夫·貝bei維wei特te使shi用yong中zhong子zi成cheng像xiang儀yi器qi，在zai鱷e魚yu腸chang道dao化hua石shi中zhong驚jing訝ya地di發fa現xian了le一yi隻zhi雞ji大da小xiao的de幼you年nian恐kong龍long的de骨gu骼ge。這zhe意yi味wei著zhe這zhe條tiao鱷e魚yu吃chi了le一yi隻zhi恐kong龍long幼you崽zai，還hai沒mei消xiao化hua就jiu被bei“定格”成了化石。最終，他們將這條鱷魚命名為“破碎的鱷魚·恐龍殺手”。相關研究稍早時間發表在《岡瓦納研究》雜誌上。

如果沒有中子斷層掃描技術，這條鱷魚“最後的晚餐”可能永遠也不會被曝光。雖然自1932年nian發fa現xian中zhong子zi後hou不bu久jiu，中zhong子zi就jiu被bei用yong於yu工gong業ye和he軍jun事shi領ling域yu的de成cheng像xiang，但dan直zhi到dao最zui近jin幾ji十shi年nian，這zhe種zhong亞ya原yuan子zi粒li子zi才cai開kai始shi為wei科ke學xue家jia提ti供gong前qian所suo未wei有you的de化hua石shi和he文wen物wu的de內nei部bu視shi角jiao。

X射線雖好，但有缺陷

一度以來
，研究化石和文物往往意味著破壞或摧毀它們。木乃伊的遺骸被解剖、密封的集裝箱被撕開、化石從岩石上被撬……還有些時候

，科學家會將含有化石的樣本一層又一層碾碎，以創建切片中連續部分的圖像，從而揭示內部的化石結構。

幸運的是，X射線可提供非破壞性的視角。自從1895年輻射被發現以來，X射線就提供了對文物隱藏內部的新觀察途徑。20世紀70年代開發出X射線CT顯微成像技術後
，它成為研究古生物學和考古學的標準方法。然而，X射線成像仍存在缺點。一方麵
，X射線無法穿透特別致密的物質
，如鉛或其他金屬的厚層
，因此無法看到隱藏在其中的物體；另一方麵，由軟組織等低密度材料製成的物體在X射線下是不可見的。好在，中子可“填滿”這幅成像圖。

中子成像區別在於散射

中zhong子zi，顧gu名ming思si義yi，是shi中zhong性xing的de。這zhe些xie亞ya原yuan子zi粒li子zi不bu帶dai電dian荷he
，而er且qie是shi直zhi接jie經jing過guo電dian子zi並bing撞zhuang擊ji原yuan子zi中zhong心xin充chong滿man質zhi子zi和he中zhong子zi的de原yuan子zi核he。入ru射she的de中zhong子zi與yu物wu質zhi之zhi間jian主zhu要yao通tong過guo散san射she、吸收和衍射等方式相互作用。可從原子核反彈
，也可被原子吸收。這種相互作用比X射線更複雜，並且取決於中子移動的速度和複雜的量子力學相互作用。

適合斷層掃描的中子是用相對較大的粒子加速器產生的，或者是來自核反應堆的副產品。中子的運動速度相對較慢，其能量是CT掃描儀中X射線能量的十億分之一。這些慢中子與一些低密度物質（包括鋰、硼和氫）強烈地相互作用
，相比之下，X射線則會輕而易舉地穿過這些材料。

在過去的幾十年裏
，隨著中子“聲名遠揚”
，越來越多的古生物學家
、考古學家和人類學家將中子成像技術作為他們的分析工具。

除chu了le在zai一yi隻zhi破po碎sui的de鱷e魚yu腹fu部bu發fa現xian多duo塊kuai恐kong龍long骨gu骼ge，中zhong子zi計ji算suan機ji斷duan層ceng掃sao描miao還hai使shi研yan究jiu人ren員yuan能neng夠gou在zai不bu打da開kai裹guo屍shi布bu的de情qing況kuang下xia研yan究jiu貓mao木mu乃nai伊yi的de內nei部bu結jie構gou，發fa現xian使shi用yong膠jiao水shui拚pin接jie文wen物wu的de騙pian局ju
，並bing在zai一yi條tiao3.8億年前的魚身上發現了迄今最古老的脊椎動物心髒。

不過

，這項技術對大多數人來說仍然很新穎。

還需擴大技術影響力

盡管用於研究化石和古物的中子斷層掃描越來越受歡迎
，但X射線CT顯微成像技術仍然是大多數研究人員的首選成像方法。

在大多數情況下，X射線就足夠用了。它們不僅提供了高分辨率成像，可見微知著

，還沒有放射性。此外
，X射線CT機也在醫療環境中被廣泛使用了50多年，而且它們體積小，可放在大多數實驗室和博物館的研究空間中。

目(mu)前(qian)，地(di)球(qiu)上(shang)隻(zhi)有(you)幾(ji)十(shi)個(ge)中(zhong)子(zi)斷(duan)層(ceng)掃(sao)描(miao)設(she)施(shi)。產(chan)生(sheng)合(he)適(shi)的(de)中(zhong)子(zi)的(de)粒(li)子(zi)加(jia)速(su)器(qi)和(he)核(he)反(fan)應(ying)堆(dui)都(dou)很(hen)大(da)
，價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)，而(er)且(qie)受(shou)到(dao)嚴(yan)格(ge)監(jian)管(guan)。德(de)國(guo)慕(mu)尼(ni)黑(hei)技(ji)術(shu)大(da)學(xue)物(wu)理(li)學(xue)家(jia)、負責該校中子成像光束線的伯克哈德·希林格表示
，全世界隻有少數幾個設備可以用來分析化石和古董。

jinguanruci

，kexuejiabiaoshi

，shebeiquefasihubingbushiguangfancaiyongzhexiangjishudezhangai。chuleduihuizhibuqudefangshexingdedanyouwai，zhongzichengxiangjishuhaixukuodaqiyingxiangli，yitigaorenmenduigaijishuderenzhi。