2022年完工 北京启建全球首个综合极端条件实验装置
▲北京市怀柔科学城模拟图。（图／翻摄自大陆国家空间科学中心，下同）
由中国科学院物理研究所建设的综合极端条件实验装置，在北京市怀柔科学城正式开工，该工程预计在2022年完工，建成世界上首座集极低温、超高压、强磁场和超快光场等极端条件为一体的实验装置。中科院研究员丁洪表示，这个装置可以使物理实验条件达到极端状态，借此探索更多新的科学现象。
综合极端条件实验装置可以人为创造「超低温」、「超高压」、「超强磁场」以及「超快光场」，任何物质都是在一定的物理条件下形成的，通过使物理实验模型达到极端状态，可以形成许多在常规物理情况下不能得到的新物质和新物态。
中科院物理研究所研究员吕力表示，例如，极低温可以抑制物质中电子、原子的无规运动；强磁场作为可以调控的热力学参量，能够改变物质的内部能量；超高压可以有效缩短物质的原子间距，增加相邻电子轨道的重叠，从而改变物质的晶体结构，以及原子间的相互作用，形成全新的物质状态；超快镭射则具有无与伦比的超快时间特性，快速变化的光场是人们能够操作并且控制的最快物理量。
然而，地球的环境实际上是一个比较温和的环境，适合生物的生存，温度的上下起伏不大，磁场也不是很强，在整个宇宙中算特殊的较为特殊的存在。吕力表示，为了更大范围研究物质的状态和宇宙，「这就需要我们人为地创造一些『极端条件』，在实验室中人为创造、达到、接近甚至超过目前宇宙中已经存在的各种物理条件和环境。」这次启动建设的综合极端条件实验装置，就是综合集成低温、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。
丁洪表示，利用综合极端条件实验装置可以使物理实验条件达到极端状态，这样一来就能发现更多新的物态，探索更多新的科学现象，开辟新的领域，从而大大拓展人类认识自然、改造自然、造福人类自身的能力，「事实上，从过去一、二十年诺贝尔物理学奖、化学奖的得奖情况来看，不少都用到了综合极端条件。」据了解，美国佛罗里达强磁场实验室、劳伦斯利佛摩(LLNL)和洛斯阿拉莫斯(LANL)国家实验室、德国马普量子光学研究所及核子物理研究所和日本东京大学固体所极端条件实验室等许多著名的研究机构都拥有先进的极端条件实验设施。
▼综合极端条件实验装置模拟图。（图／翻摄自中科院物理所）