【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1932nianfaxianzhongzihoubujiu，zhongzijiubeiyongyugongyehejunshilingyudechengxiang

，danzhidaozuijinjishinian，zhezhongyayuanzilizicaikaishiweikexuejiatigongqiansuoweiyoudehuashihewenwudeneibushijiao。

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(tiao)3.8億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。

盡jin管guan如ru此ci，科ke學xue家jia表biao示shi
，設she備bei缺que乏fa似si乎hu並bing不bu是shi廣guang泛fan采cai用yong這zhe項xiang技ji術shu的de障zhang礙ai。除chu了le對dui揮hui之zhi不bu去qu的de放fang射she性xing的de擔dan憂you外wai，中zhong子zi成cheng像xiang技ji術shu還hai需xu擴kuo大da其qi影ying響xiang力li
，以yi提ti高gao人ren們men對dui該gai技ji術shu的de認ren知zhi。