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怀柔科学城||这个重大科技设施，偏爱“走极端”！

2021-10-20 08:47:02 · 中国科学院大学

内容摘要：

速读文章内容

自2017年北京怀柔综合性国家科学中心获批以来，在国家发改委的大力支持和指导帮助下，北京市、中科院、高校共同落实国家“创新驱动发展”战略，聚焦物质、能源、生命健康等科学方向，统筹布局了29个科学设施平台，其中国家重大科技基础设施5个，分别为综合极端条件实验装置、高能同步辐射光源、地球系统数值模拟装置、多模态跨尺度生物医学成像设施和子午二期，集中力量建设怀柔综合性国家科学中心创新基础设施集群，努力打造国家战略科技力量，北京怀柔综合性国家科学中心已经成为全国设施平台集聚程度最高、创新资源最为丰富的区域之一。

作为北京怀柔综合性国家科学中心首个开工建设的国家重大科技基础设施，综合极端条件实验装置（以下简称“项目”）建设进展如何？目前已经到了什么状态了呢？跟国晓薇一起来看看吧~

▲综合极端条件实验装置（北京）

北京部分80%设备已进场

在综合极端条件中，开展物质科学研究及量子态调控与超快条件物质研究等物质科学前沿领域研究，有利于推进新物态、新现象、新规律的发现。此前，就有不少领域的科学进展，来自综合极端条件下的研究——

整数量子霍尔效应（1985年诺贝尔物理学奖）是在极低温+强磁场（T～1K，B～8T）综合极端条件下发现的。

分数量子霍尔效应（1998年诺贝尔物理学奖）是在极低温+强磁场（T～85mK，B～28T）的综合极端条件下发现的。

3He超流（1996年诺贝尔物理学奖）是在极低温+高压+磁场的综合极端条件（T～2mK，P～3.4MPa，B~1-2T）下发现的。

综合极端条件实验装置是指综合集成低温、高压、强磁场、超快光场等一系列配套的集群设备所构成的大型科学实验设施，包括极端实验条件产生系统、极端条件下的样品表征和测量系统以及能满足上述各系统研制、升级、维护与运行支撑系统等。

项目按研究方向分成四个科学实验系统，即在北京建设的极端条件物性表征系统、极端条件量子态调控系统、超快条件物质研究系统和在吉林建设的高温高压大体积材料研究系统。在北京建设的三个实验系统可以促进各领域的研究向纵深发展，并可以相互关联、相互支撑、综合集成，与相邻的、即将建设的大型同步辐射光源紧密相结合，为全方位开展极端条件下的物质科学研究提供先进的、功能完备的实验条件。在吉林建设的实验系统将在原有高压科学研究的良好基础上，与吉林大学物质科学相关优势学科紧密结合，发展高温高压大体积材料制备与表征手段。

▲装置构成

项目的单项极端条件是实现1mK的极低温、300GPa的超高压、26T（超导磁体）的强磁场和100as的超快光场，综合极端条件实现10000T/K的B/T值（磁场/温度）、2800T·GPa/K的B·P/T值（磁场·压力/温度）和60000GPa·K的P·T值（压力·温度），并提供多种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研究的研究手段。

—截至目前—

项目北京部分

建安工程已完成验收，核心关键科研设备全部完成采购，实验室装修及二次改造全部完成，设备进场比例占总量的80%，安装调试完成总量的近70%。

▲超快条件物质研究系统的飞秒激光实验子系统安装调试中。科研人员正在调试和优化飞秒激光，使得此系统输出功率最大，达到最佳最稳定的工作状态，用于后续超快物理现象的研究。

2020年7月3日

综合极端条件实验装置项目（北京）建安工程取得竣工备案。

2021年3月8日

综合极端条件实验装置项目（北京）的低温液氦系统建成并生产出液氦，园区的氦气回收管道全部开通。

2021年6月28日

综合极端条件实验装置项目（北京）通过主管单位建安专业组验收。

▲主管单位建安专业组验收会

▲综合极端条件实验装置（北京）园区

▲阿秒激光超快实验子系统

▲低温原位扫描隧道-角分辨光电子谱测量子系统

▲极低温固态量子计算研究子系统

项目吉林部分

极端条件实验楼完成基建验收并交付使用，关键设备即将进场安装，部分设备已进入试运行并得到验收技术指标。高压产生装置维护实验室已开始试运行；非平衡子系统大腔体压机正在加紧生产；200MN液压机及高压模具和陶瓷密封材料、八面体大腔体压机完成到货验收，正在进场安装；超高温静高压产生装置即将完成出厂调试。

▲综合极端条件实验装置（吉林）实验楼

▲新一代大型超高压产生装置开始进场安装

将向国内外用户全面开放

物质科学是研究物质基本组成、结构、性质和变化规律的科学，任何物质都是在一定的物理条件下形成的。通过拓展物理实验条件到极端状态，可以形成许多在常规条件下不能得到的新物质和新物态，发现许多在常规物理条件下不能出现的新现象，从而大大拓展我们认识自然、改造自然、造福人类的能力。

项目建成后将提供若干世界上最先进的极端条件下的材料制备、物性表征、量子调控和超快动力学研究手段，满足综合极端实验条件下开展多学科、多领域物质科学研究的需求，进一步拓展物质科学研究空间，大幅提高基础和应用基础科学研究创新能力，极大带动应用研究和前沿技术的发展，促进学科交叉和相关领域的发展，有利于未来人才培养、积极推动资源共享、促进区域经济发展。

同时，项目将成为国家开展综合极端条件下物质科学与技术研究及相关领域研究的重要实验基地，建成后将向国内外用户全面开放。项目将建立“开放、共享、流动、合作”的运行管理机制，并通过设立流动岗位和开放基金、聘任兼职人员等开放管理模式，广泛吸引国内外顶尖人才和杰出团队开展研究，最大限度发挥项目的技术条件优势，力争在新型高温超导体的发现、非常规超导机理的突破、量子计算核心技术突破、物性的超快调控等研究方向取得国际一流研究成果。对于提升我国科技基础装置水平、提升我国相关基础科学和高技术领域的原始创新能力，在引领国家科技进步和促进经济社会发展等方面都具备着重大的科技、经济和社会效益。

“十四五”时期，随着大科学装置和第一批交叉研究平台的陆续建成和投入试运行，北京怀柔综合性国家科学中心进入了建设与运行并重的新阶段。截至目前，29个设施平台已有4个投入试运行，5个土建工程竣工验收，剩余20个今年年底全部实现主体结构封顶。我们将在国家发改委的指导下，进一步加大体制机制改革力度，着力打造“科学研究与创新”新范式，不断整合科学设施与高校院所、企业等优质创新资源，加快构建协同创新网络，营造良好创新生态，更好支撑原始创新能力提升和关键核心技术攻关等国家战略需求。

来源：发展北京怀柔科学城HSC

原标题：《偏爱“走极端”！这个重大科技设施建设与试运行并行中→》