近期，國家重大科技基礎設施“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，另個大科學裝置——“綜合條件實驗裝置”也啟動建設。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設施。為什么要建這樣的設施，對于科學研究來說，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)象是物質的基本現(xiàn)象之。科學研究早已證實，當物質處在磁場中，其內部結構可能發(fā)生改變，磁場因而直是研究物理等諸多學科的種非常有用的工具。物質結構和狀態(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、化學現(xiàn)象和效應。磁場強度越高，物質的變化就越為明顯，也就越有于新的科學發(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。

中國科學院強磁場科學中心（圖中設備為磁性測量設備MPMS，圖片來源于網絡)

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

    強磁場是現(xiàn)代科學實驗zui重要的條件之。在強磁場這種條件下，物質的性可以被調控，這就給科學家提供了研究新現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)新技術的機遇。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、2003年獲得諾貝爾獎的核磁共振成像技術。從生命科學到醫(yī)療技術，從化學合成到功能材料……在各個科學域，強磁場都是科學家們渴求的研究環(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城啟動建設*“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）

    項目科學家、中科院物理研究所研究員呂力（Quantum Design 公司產品用戶）說：“比如低溫可以抑制物質中電子、原子的無規(guī)運動；強磁場作為可以調控的熱力學參量，能夠改變物質的內部能量；超高壓可以有效縮短物質的原子間距，增加相鄰電子軌道的重疊，從而改變物質的晶體結構，以及原子間的相互作用，形成全新的物質狀態(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、拓撲物態(tài)、量子材料與器件等域，提供zui實驗手段的支撐，進而為相關材料的人工設計與制備，以及諸多科學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設施，是科學家們進行科學研究的重要平臺，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域的研究，推動我國基礎域的科學研究進步走向前沿。
 

文章原文部分摘自：CCTV焦點訪談、人民網