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综合极端条件实验装置外景。李子锋/摄
本报讯(记者倪思洁)2月26日,综合极端条件实验装置通过国家验收,标志着我国建成了国际先进且具备极低温、超高压、强磁场和超快光场等极端条件综合实验能力的用户装置。该装置是“十二五”国家重大科技基础设施,国家验收委员会认为,项目按指标全面、高质量完成了国家发展和改革委员会批复的各项建设任务。
创造极端实验条件是科学家的长期追求。当人造实验条件达到极端状态时,人们可以看到物质呈现出不同于自然状态的一些特殊性能。例如,氢气降温后会变成液氢,液氢加压后则会变成金属氢,而金属氢是一种高密度、高储能材料,有预测认为它可能是一种室温超导体。因此,创造极端实验条件,成为国际竞争极为激烈的领域,美国、日本以及欧洲国家都在极端条件领域投入了大量的人力和物力。
我国综合极端条件实验装置于2017年立项,同年9月底开工建设,是北京怀柔科学城首个开工建设的国家重大科技基础设施项目,包含物性表征平台、高温高压大体积材料研究平台、量子调控平台、超快动力学表征平台,主要建设单位是中国科学院物理研究所,共建单位是吉林大学。
中国科学院物理研究所副所长程金光介绍,该装置可以实现低于1毫开尔文的极低温条件,接近绝对零度,即-273.15摄氏度;高于300万大气压的超高压条件,相当于地核位置的压强;高于30特斯拉的强磁场条件,相当于地球磁场的60万倍;小于100阿秒的超快光场,可以看清电子的运动。
“该装置不仅能模拟极端的温度、压力、磁场等条件,还能将2种、3种甚至4种极端条件组合起来同时使用,为用户提供多种在综合极端条件开展材料制备、物性表征、量子调控和超快动力学过程的研究手段,为材料科学、物理学、化学等领域的研究提供前所未有的实验平台。”程金光说。
目前,该装置在北京怀柔拥有22个实验站,现已开放20个;在吉林大学拥有4个实验站,现已开放3个。自2023年向用户开放以来,该装置已经开放课题申请5个批次,批复机时超过35万小时,提供机时超过20万小时,取得了若干基础研究成果和示范性技术突破,如发现分数量子反常霍尔效应、里德堡莫尔激子,在高压诱导发光材料研究等方面取得突破,实现超导量子计算、极高场超导磁体的物性测量系统和无液氦稀释制冷机等关键技术、设备的国产化等。
中国科学院院士、中国科学院物理研究所所长方忠介绍,当前,该装置已成为国际科技合作与交流的重要平台,面向全球开放,吸引全球顶尖科学家和团队前来开展合作研究。未来,装置将加大开放共享力度,开展跨学科的研究团队合作和项目合作,力争在设施建成初期早出成果、多出成果,瞄准出好成果、出大成果的目标不断提升装置运行效能,并努力催生新的研究方向和科学问题,开拓新的研究领域。
《中国科学报》 (2025-02-27 第1版 要闻)