近期，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”在合肥通過驗收，使我國成為繼美國、法國、荷蘭、日本之后第五個擁有穩(wěn)態(tài)強磁場的國家。而在北京懷柔，另個大科學(xué)裝置——“綜合條件實驗裝置”也啟動建設(shè)。聽起來，“穩(wěn)態(tài)強磁場”“綜合條件”都很陌生，它們都屬于國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。為什么要建這樣的設(shè)施，對于科學(xué)研究來說，這兩個大裝置有著什么樣的重要意義呢？

穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置

    磁現(xiàn)象是物質(zhì)的基本現(xiàn)象之。科學(xué)研究早已證實，當(dāng)物質(zhì)處在磁場中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變，磁場因而直是研究物理等諸多學(xué)科的種非常有用的工具。物質(zhì)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)在強磁場環(huán)境下都可能發(fā)生變化，呈現(xiàn)出多樣的物理、化學(xué)現(xiàn)象和效應(yīng)。磁場強度越高，物質(zhì)的變化就越為明顯，也就越有于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，就像顯微鏡放大10000倍比放大10倍能告訴研究人員更多樣。但是，磁場強度的提高，每步都走得很艱難。強磁場中心的“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”達到了40萬高斯的磁場強度，這是二十幾年來，上幾個有實力的國家都在嘗試的目標(biāo)。

中國科學(xué)院強磁場科學(xué)中心（圖中設(shè)備為磁性測量設(shè)備MPMS，圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

混合磁體裝置（已產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)磁場強度達40T、*二高場強，圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

    強磁場是現(xiàn)代科學(xué)實驗zui重要的條件之。在強磁場這種條件下，物質(zhì)的性可以被調(diào)控，這就給科學(xué)家提供了研究新現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)新技術(shù)的機遇。因此場也被稱為諾貝爾獎的搖籃，包括1985年和1998年諾貝爾物理獎的整數(shù)和分數(shù)量子霍爾效應(yīng)、2003年獲得諾貝爾獎的核磁共振成像技術(shù)。從生命科學(xué)到醫(yī)療技術(shù)，從化學(xué)合成到功能材料……在各個科學(xué)域，強磁場都是科學(xué)家們渴求的研究環(huán)境。 

?    ”穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”運行期間，為清華、北大、復(fù)旦、中科大等106家用戶單位的1500余項課題提供了實驗條件，產(chǎn)出了大批具有影響力的科研成果。

綜合條件實驗裝置
 

    任何物質(zhì)都是在定的物理條件下形成的，通過使物理實驗條件達到狀態(tài)，可以形成許多在常規(guī)物理條件下不能得到的新物質(zhì)和新物態(tài)。綜合條件實驗裝置是指綜合集低溫、超高壓、強磁場和超快光場等條件為體的用戶裝置。就在“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”通過驗收的第二天，我國在北京市懷柔科學(xué)城啟動建設(shè)*“綜合條件實驗裝置”，比“穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置”更進步。

 條件概念示意圖（圖片來源于中科院物理所）

    項目科學(xué)家、中科院物理研究所研究員呂力（Quantum Design 公司產(chǎn)品用戶）說：“比如低溫可以抑制物質(zhì)中電子、原子的無規(guī)運動；強磁場作為可以調(diào)控的熱力學(xué)參量，能夠改變物質(zhì)的內(nèi)部能量；超高壓可以有效縮短物質(zhì)的原子間距，增加相鄰電子軌道的重疊，從而改變物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，以及原子間的相互作用，形成全新的物質(zhì)狀態(tài)；超快激光則具有的超快時間性，快速變化的光場是人們能夠操作并且控制的zui快物理量。”、

?    綜合條件實驗裝置建成之后，將是上*集低溫、超高壓、強磁場和超快光場等條件為體的用戶裝置，在非常規(guī)超導(dǎo)、拓撲物態(tài)、量子材料與器件等域，提供zui實驗手段的支撐，進而為相關(guān)材料的人工設(shè)計與制備，以及諸多科學(xué)難題的破解提供的機遇。

?    穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置、綜合條件實驗裝置等的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是科學(xué)家們進行科學(xué)研究的重要平臺，也是提升科研水平的器。它們的建成，既是我國科研人員創(chuàng)新進取的成果，也將以巨大的磁力，吸引更多人才從事相關(guān)域的研究，推動我國基礎(chǔ)域的科學(xué)研究進步走向前沿。
 

文章原文部分摘自：CCTV焦點訪談、人民網(wǎng)