2022年完工 北京啟建全球首個綜合極端條件實驗裝置

▲北京市懷柔科學城模擬圖。（圖／翻攝自大陸國家空間科學中心，下同）

大陸中心／綜合報導

由中國科學院物理研究所建設的綜合極端條件實驗裝置，在北京市懷柔科學城正式開工，該工程預計在2022年完工，建成世界上首座集極低溫、超高壓、強磁場和超快光場等極端條件為一體的實驗裝置。中科院研究員丁洪表示，這個裝置可以使物理實驗條件達到極端狀態，藉此探索更多新的科學現象。

綜合極端條件實驗裝置可以人為創造「超低溫」、「超高壓」、「超強磁場」以及「超快光場」，任何物質都是在一定的物理條件下形成的，通過使物理實驗模型達到極端狀態，可以形成許多在常規物理情況下不能得到的新物質和新物態。

中科院物理研究所研究員呂力表示，例如，極低溫可以抑制物質中電子、原子的無規運動；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；超快鐳射則具有無與倫比的超快時間特性，快速變化的光場是人們能夠操作並且控制的最快物理量。

然而，地球的環境實際上是一個比較溫和的環境，適合生物的生存，溫度的上下起伏不大，磁場也不是很強，在整個宇宙中算特殊的較為特殊的存在。呂力表示，為了更大範圍研究物質的狀態和宇宙，「這就需要我們人為地創造一些『極端條件』，在實驗室中人為創造、達到、接近甚至超過目前宇宙中已經存在的各種物理條件和環境。」這次啟動建設的綜合極端條件實驗裝置，就是綜合集成低溫、高壓、強磁場、超快光場等一系列配套的集群設備所構成的大型科學實驗設施。

丁洪表示，利用綜合極端條件實驗裝置可以使物理實驗條件達到極端狀態，這樣一來就能發現更多新的物態，探索更多新的科學現象，開辟新的領域，從而大大拓展人類認識自然、改造自然、造福人類自身的能力，「事實上，從過去一、二十年諾貝爾物理學獎、化學獎的得獎情況來看，不少都用到了綜合極端條件。」

據了解，美國佛羅里達強磁場實驗室、勞倫斯利佛摩(LLNL)和洛斯阿拉莫斯(LANL)國家實驗室、德國馬普量子光學研究所及核子物理研究所和日本東京大學固體所極端條件實驗室等許多著名的研究機構都擁有先進的極端條件實驗設施。

▼綜合極端條件實驗裝置模擬圖。（圖／翻攝自中科院物理所）