適宜的溫度、充足的大氣、充沛的液態(tài)水……處在浩瀚宇宙中的地球，為我們創(chuàng)造了比較溫和的環(huán)境，它既不極低溫又不超高壓，也沒有極強的磁場，是適宜動植物繁衍生息的家園。
那如果我們想去探索宇宙，感受其他星球的極端環(huán)境，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)在地球常規(guī)條件下不能得到的新材料、新物質(zhì)、新物態(tài)，該如何實現(xiàn)呢？重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——綜合極端條件實驗裝置，給了我們答案。這是一個集極低溫、超高壓、強磁場和超快光場等極端條件為一體的國際先進(jìn)科研平臺。
綜合極端條件實驗裝置的運行，離不開一群“追求極端”的科研人員。他們把溫度降到接近絕對零度（零下273.15攝氏度），把壓力推到接近地心壓力，把磁場強化到地球磁場的60萬倍，把時間“切割”到只有1秒的一億億分之一……利用這些極端條件，他們開展著材料合成、物性表征、量子調(diào)控、超快過程等物質(zhì)科學(xué)的前沿研究。
120年，為一個目標(biāo)矢志不移
早晨8點多鐘，綜合極端條件實驗裝置首席科學(xué)家、中國科學(xué)院物理研究所（以下簡稱“中科院物理所”）懷柔研究部主任呂力，來到位于北京市懷柔科學(xué)城的綜合極端條件實驗裝置項目園區(qū)，開始他一天的科學(xué)研究。這是6年來，呂力一直工作的地方。
2017年9月28日，綜合極端條件實驗裝置正式啟動建設(shè)；2020年10月30日，實驗裝置啟動試運行，開始進(jìn)入科研狀態(tài)。截至目前，實驗裝置已收到來自高校、科研院所等90多家單位的近500個課題申請，有部分課題組已經(jīng)在其中開展實驗研究。
人類文明的發(fā)展史，可以說是生產(chǎn)力工具的進(jìn)化史。就像望遠(yuǎn)鏡對于天文學(xué)和物理學(xué)、顯微鏡對于醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的重要影響，綜合極端條件實驗裝置也是不可或缺的科研“利器”。呂力介紹：“有了綜合極端條件實驗裝置，我們可以在更廣闊的范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)新物態(tài)，探索新科學(xué)現(xiàn)象，開辟新領(lǐng)域，大大拓展人類認(rèn)識自然、改造自然的能力。”
“雖然建設(shè)過程僅有短短幾年的時間，但我們從2003年左右就成立了籌備小組，初心是用更好的科研資源，為大家研究提供服務(wù)，共同推動物理學(xué)發(fā)展。”看著眼前這片土地，從農(nóng)田阡陌到樓宇林立，呂力內(nèi)心抑制不住激動，“一眨眼20年過去，幾代科學(xué)家的心愿終于實現(xiàn)了！”
綜合極端條件實驗裝置超快光場物性研究系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、中科院物理所研究員魏志義也是最早參與籌備的團(tuán)隊成員之一。“這過程中，有很多同行院士、專家在鼓勵并支持著我們一步步前行。國家將建設(shè)實驗裝置的任務(wù)交到我們手中，我們要堅定不移地完成，更要走在世界前沿。”魏志義說。
1毫開爾文的極低溫、300千兆帕的超高壓、26特斯拉的強磁場和100阿秒的超快光場……實驗裝置不僅達(dá)到了單項的極端條件，還能將不同的極端條件綜合起來。
??“還可以再極端一點。”魏志義說，實驗裝置從圖紙變成現(xiàn)實，離不開項目團(tuán)隊追求極致做科研的那股勁兒。
2 迎難而上，做到最好
站在樓頂天臺，俯瞰整個實驗裝置，中科院物理所特聘研究員周睿不禁回憶起5年前的場景：“那時綜合極端條件實驗裝置剛剛啟動建設(shè)不久，我受邀回國參與建設(shè)。”
“裝置搭建就像創(chuàng)業(yè)，開始比較難，一些關(guān)鍵核心技術(shù)面臨‘卡脖子’難題，國內(nèi)部分零器件生產(chǎn)廠商技術(shù)水平還待提高，于是我們就自己動手，聯(lián)合廠商一點點調(diào)整改進(jìn)，直到完全達(dá)到裝置建設(shè)需要的標(biāo)準(zhǔn)。”周睿說。
2021年12月，周睿負(fù)責(zé)的綜合極端條件實驗裝置極端條件物性表征系統(tǒng)下的強磁場核磁共振實驗站迎來第一次系統(tǒng)整體測試。他說：“當(dāng)時設(shè)備磁場可以加到25.2特斯拉，實現(xiàn)了重大突破，但是液氦消耗太快了，整個系統(tǒng)很不穩(wěn)定。我們只能連續(xù)觀察系統(tǒng)狀態(tài)、及時補充液氦，連續(xù)熬了36個小時，等設(shè)備磁場降為零之后才回家休息。”緊接著，他們迎來了第二個挑戰(zhàn)——設(shè)備全天時運行，也就意味著需要24小時都有人監(jiān)測。“大家當(dāng)時晚上每睡一兩個小時都會‘自覺’醒一下看監(jiān)控屏幕。后來在2023年年初，我們終于克服了液氦消耗過快的難題，不用24小時監(jiān)測了。”周睿說。
見到中科院物理所副主任工程師王瀑時，他正在專注地做實驗。2012年，王瀑了解到中科院物理所正在籌建綜合極端條件實驗裝置，受父母一輩對物理學(xué)執(zhí)著追求和為國家奉獻(xiàn)終身的精神影響，他在海外做完博士后之后，立即選擇回國做研究。現(xiàn)在的他主要負(fù)責(zé)極端條件物性表征系統(tǒng)的極低溫強磁場量子振蕩測量實驗站。
“儀器運行對周圍結(jié)構(gòu)有著嚴(yán)格的無磁要求，完全不能有雜質(zhì)，但是在建設(shè)過程中我們發(fā)現(xiàn)選址下面有很多帶磁性的建筑廢料、鵝卵石等。于是我們挖深坑檢測每一抔土，一點一點去磁、一層一層回填，沒日沒夜地干了3個月才符合建設(shè)要求。”王瀑介紹，現(xiàn)在實驗站已經(jīng)正常運行起來，達(dá)到國家驗收標(biāo)準(zhǔn)后，他們進(jìn)一步調(diào)試實驗設(shè)備，爭取達(dá)到更高的磁場強度。
在綜合極端條件實驗裝置團(tuán)隊中，有很多像周睿、王瀑這樣優(yōu)秀的青年科研人員，他們不懼困難，勇于挑戰(zhàn)，逐漸成長為科研創(chuàng)新的骨干力量。
3 寬松包容的科研環(huán)境
從做研究到有發(fā)現(xiàn)再到能應(yīng)用，這是一個漫長的過程，科研人員要坐多年的“冷板凳”。“基礎(chǔ)研究短期內(nèi)很難出成果。”周睿說，“中科院物理所對我們青年科研人員非常有耐心，像我連續(xù)5年投入裝置搭建中，其實是很難有時間集中精力發(fā)表文章的。但物理所不會強制要求我們，而是建立了科學(xué)的考核機制。”
有時基礎(chǔ)研究的推進(jìn)，就是在靈感碰撞的一瞬間。為讓團(tuán)隊青年有更好的科研狀態(tài)，魏志義經(jīng)常會組織戶外運動。“項目園區(qū)周圍有很多座山，我們在爬山過程中體會大自然的美好，在放松的狀態(tài)下思路更開闊，也就容易冒出更新奇的想法。”魏志義說。
談到對人才的培養(yǎng)，呂力明顯話多了起來。“綜合極端條件實驗裝置把人才培養(yǎng)作為重要使命之一。實驗裝置建立‘開放、共享、流動、合作’的運行管理機制，通過設(shè)立流動崗位、聘任兼職人員等開放管理模式，廣泛吸引國內(nèi)外頂尖人才和杰出團(tuán)隊開展研究。我們?yōu)槟贻p人提供不同的上升渠道和配套的科研環(huán)境，同時引進(jìn)國際人才，如今就有一位日籍科學(xué)家全職加入我們。”呂力說。
在項目園區(qū)里，有一個簡潔溫馨的棲湖咖啡館。工作人員說，因為這里鄰近雁棲湖，所以取名為“棲湖”。每周五中午這里都非常熱鬧，科研人員聚在一起舉行學(xué)術(shù)沙龍活動。
呂力介紹，2021年5月，中科院物理所懷柔研究部設(shè)立了“棲湖物質(zhì)科學(xué)論壇”“棲湖講座”“棲湖咖啡館”等“棲湖”系列學(xué)術(shù)交流活動，邀請國內(nèi)外的專家學(xué)者介紹凝聚態(tài)物理、材料、能源、尖端科學(xué)儀器研發(fā)等物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，為科研人員提供交流學(xué)習(xí)的平臺。
科研無捷徑，探索無止境。綜合極端條件實驗裝置團(tuán)隊正不斷挑戰(zhàn)物理“極端”，在追求極致的科研道路上，勇攀一座座科研高峰。
來源：《光明日報》
